Az agyáramlás-anyagcsere összekapcsolása felnőttkori műtétek során

Az agy egy erősen metabolikusan aktív szerv, amely a perctérfogat körülbelül 15%-át kapja, körülbelül 50 ml/100 g/perc normál agyi véráramlás (CBF) mellett. Normál körülmények között a CBF szorosan kapcsolódik a helyi agyi anyagcseréhez. Ha az agy egyik régiójában megnövekszik az agyi metabolikus aktivitás, az a véráramlás megfelelő növekedését váltja ki az adott agyterületbe. Ezzel szemben az agyi metabolikus aktivitás csökkenése a véráramlás csökkenéséhez vezet. Ezt a szigorúan ellenőrzött fiziológiai jelenséget áramlás-metabolizmus kapcsolódásnak nevezik.

Az áramlás-metabolizmus csatolásáról azt gondolják, hogy egy előrecsatolt fiziológiai védőmechanizmus, ahol a neuronális aktivitás közvetlenül növeli a CBF-et, ezáltal illeszkedik a megnövekedett energiaellátáshoz. Agyi hipoperfúzió esetén (pl. a CBF csökkentése), az agyi erek kompenzációként kitágulnának, és a helyi oxigén extrakciós frakció (OEF) növekedne. Ha az agyi hipoperfúzió továbbra is fennáll és a küszöb alatt van, az agysejtek aktivitása elnyomódik, ami az agyi metabolikus ráta (CMR) és az agyi metabolikus oxigénigény (CMRO2) csökkenését eredményezi. Ez az áramlás-metabolizmus csatolási mechanizmus jól tanulmányozott PET-vizsgálattal mind egészséges önkéntesekben, mind kóros állapotú betegekben. Fontos, hogy az agyi ischaemiára adott válaszként az áramlási anyagcsere fiziológiai tulajdonsága az agyi ischaemia korábbi indikátoraként használható a műtét során. Más szavakkal, a CMRO2 hirtelen csökkenését vagy az OEF növekedését jelző monitorozás az agyi ischaemia korai markereként szolgálhat. A technikai korlátok miatt azonban az ilyen finom fiziológiai változások betegágy melletti észlelése kihívást jelent, különösen intraoperatív körülmények között. Ezenkívül számos fiziológiai, patológiás és farmakológiai tényező befolyásolhatja ezt az áramlás-metabolizmus kapcsolódási kapcsolatot, és ezáltal befolyásolhatja a CMRO2/OEF-változások értelmezését az agyi ischaemia indikátoraként. További vizsgálatokra van szükség annak kiderítésére, hogy az érzéstelenítők hogyan zavarhatják meg az értelmezést.

A különböző érzéstelenítő szerek különböző módokon változtathatják meg az áramlás-metabolizmus kapcsolatát. Az agyi anyagcsere sebességét számos tényező határozza meg, beleértve az idegrendszer funkcionális állapotát, az érzéstelenítő gyógyszereket és a testhőmérsékletet. Az egyes érzéstelenítő gyógyszerek CMR-re gyakorolt ​​hatását jól tanulmányozták. Röviden, a legtöbb érzéstelenítő gyógyszer dózisfüggő módon elnyomja a CMR-t, kivéve a ketamint és a dinitrogén-oxidot (N2O). A CMR érzéstelenítő szuppresszióját főként az elektrofiziológiai aktivitások csökkenése vezérli. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy számos érzéstelenítő, köztük a barbiturátok, az izoflurán, a szevoflurán, a dezflurán, a propofol és az etomidát, növelhetik a plazmakoncentrációt, és az EEG-aktivitás fokozatos elnyomását, valamint a CMR egyidejű csökkenését okozhatják.

A probléma további bonyolítása érdekében a műtét során az aneszteziológusnak megfelelő agyi perfúziós nyomást kell fenntartania annak biztosítása érdekében, hogy elegendő CBF álljon rendelkezésre az anyagcsere-szükségletek kielégítéséhez. Az általános érzéstelenítés előidézése gyakran az átlagos artériás vérnyomás (MAP) és az agyi perfúziós nyomás csökkenésével jár, ami a perctérfogat (CO) és a szisztémás vaszkuláris rezisztencia (SVR) csökkenésének tulajdonítható. Számos intraoperatív állapot, mint például a vérveszteség és a műtéti pozicionálás, tovább veszélyeztetheti a páciens vérnyomását, és ezáltal a CBF-t. A fenilefrint és az efedrint általában idegsebészeti eljárások során adják be a szív- és érrendszeri depresszió ellensúlyozására és az érzéstelenítéssel összefüggő hipotenzió kezelésére. Az altatott betegeken végzett közeli infravörös spektroszkópiás (NIRS) vizsgálatok arra utalnak, hogy a fenilefrin csökkenti a regionális agyi oxigénszaturációt (StO2) az efedrinhez képest, annak ellenére, hogy a MAP jelentősen megnőtt. Ezeknek a vizsgálatoknak az eredményei ellentmondásosak, és különféle korlátokat jelentenek.

A NIRS-t már régóta ígéretes neuromonitorként ismerik el a szövetek relatív fényátlátszósága miatt a közeli infravörös tartományban, valamint a fényelnyelésnek a hemoglobin oxigénellátásától való függősége miatt, amely nem invazív módszer az StO2 mérésére. Ezenkívül a NIRS rendkívül biztonságos, olcsó és valós idejű megfigyelést biztosít. Kereskedelmi rendszerek állnak rendelkezésre, és használják neuromonitorozásra számos, agysérülés kockázatával járó sebészeti beavatkozás során, beleértve a koszorúér bypass és a carotis endarterectomiát.1,2 A NIRS előnyei ellenére az intraoperatív ischaemia kimutatására szolgáló diagnosztikai pontossága ellentmondásos. Egy közelmúltbeli szisztematikus áttekintés arra a következtetésre jutott, hogy:

"A NIRS alacsony érzékenységgel és nagy specificitással rendelkezik az intraoperatív ischaemia azonosítására… Az extracranialis jelek hozzájárulása nagyon változó volt." 4

Ez a következtetés a kereskedelmi NIRS-rendszerek két fő korlátját tükrözi. Először is, az StO2 és az ischaemia közötti kapcsolat nem közvetlen, mivel az StO2 nemcsak a CBF-től függ, hanem a szövet metabolikus igényétől is. Másodszor, a fejbőrben és a koponyában bekövetkező fényelnyelés a jelszennyezés egyik fő forrása. Valójában a NIRS-jelek több mint 80%-a az agyon kívüli szövetekből származik, mivel a bőrfelület és az agy közötti távolság 1,0 és 1,5 cm között van. Ennek eredményeként a felületes szövetekben bekövetkező hemodinamikai változások beárnyékolhatják az agyhoz kapcsolódó jeleket. E két korlát miatt nem állapítottak meg specifikus StO2-küszöböt az intraoperatív ischaemia azonosítására.

Csapatunk a kereskedelmi NIRS-rendszerek két fő korlátjának leküzdésére fejleszt technológiákat. A mélységérzékenység fokozása érdekében kifejlesztettünk egy időfelbontású (tr)NIRS rendszert, amely méri azt az időt, amely alatt a fotonok áthaladnak a szöveten.5 Azon az elven alapulva, hogy az idő egyenlő távolsággal, a fejbőrt és a koponyát lekérdező fény korábban kerül rögzítésre, mint az agyba jutó fény.

A véráramlás folyamatos monitorozása érdekében a trNIRS-t egy kiegészítő optikai technológiával kombináltuk, amelyet diffúz korrelációs spektroszkópiának (DCS) neveznek. A DCS a fényelnyelés mérése helyett a fényszórók mozgása által okozott időbeli jelingadozásokat méri, amelyet a szövetekben a mikrovaszkuláris véráramlás dominál (pl. szöveti perfúzió).8 A NIRS-hez hasonlóan a DCS-t is befolyásolhatják a felszíni szövetekben bekövetkező jelváltozások, bár megvan az a belső előnye, hogy az agyban lényegesen nagyobb a véráramlás, mint a fejbőrben (~ 5:1).9 A két jel-hozzájárulás elkülönítésére rendszerünk két forrás-detektor távolságból szerzi be az adatokat: egy rövid távolságból a fejbőr véráramlását figyeli, és egy hosszabb távolságot, amely nagyobb érzékenységgel bír a CBF-re.10 Korábban DCS-t használtunk a CBF-stabilitás monitorozására koraszülötteknél. az élet első napjaiban és a szívműtét során.11,12 Egy nemrégiben készült tanulmány, amely a DCS-nek a CBF monitorozására a carotis endarterectomiája során történő alkalmazását vizsgálta, a perfúzió átlagosan 57%-os csökkenéséről számolt be szorítással13.

A bemutatott hibrid trNIRS/DCS-ünk képes a CBF és az StO2 egyidejű mérésére. Ezzel a kombinációval a két mérés kombinálásával kiszámítható az agy oxigénanyagcseréje, amelyet az oxigénfogyasztás agyi metabolikus sebességének (CMRO2) neveznek.

Ezen új fejlesztésű ágy melletti technika alapján azt tervezzük, hogy felmérjük, hogyan változik a CBF és a CMRO2 általános érzéstelenítés alatt, és hogyan reagálnak a fenilefrinre és az efedrinre hipotenzió alatt.

A vizsgálat minden résztvevőjét felveszik, és beleegyeznek a helyi etikai irányelvek betartásába. A kezelő aneszteziológusok és a sebészek a beavatkozás jellegéből adódóan nem vakulnak el. A betegek és az eredmények értékelői azonban vakok lesznek a kezelési beavatkozást illetően. Minden beteg standard érzéstelenítésben részesül, és a betegek sebészeti és érzéstelenítő kezelését a szokásos módon végzik, és ebben a vizsgálatban nem változtatják meg. Az érzéstelenítést 1-2 mcg/kg fentanillal, 1,5-3 mg/kg propofollal, 0,6-0,9 rokuroniummal lehet előidézni. mg/kg. Az automatikus vérnyomást, elektrokardiográfiát, pulzoximetriát, kapnográfiát, a nyelőcső hőmérsékletét, valamint a belélegzett és kilélegzett oxigén- és CO2-koncentrációt ellenőrizni fogják. Ellenőrzött szellőztetést alkalmaznak 50% oxigénnel a levegőben, és az árapály végi CO2-szintet 35-40 Hgmm között tartják. Az oxigéntelítettséget 96% felett tartják. A FiO2 növelhető, ha artériás deszaturáció lép fel. A testhőmérséklet 36 ℃ felett marad. A műtét után a betegeket extubálják és áthelyezik a PACU-ba. Az érzéstelenítés mélységét folyamatosan ellenőrizni fogják a bispektrális index (BSI) vagy a betegállapot-index (PSI) segítségével.

Minden beteget a trNIRS/DCS készülék figyelni fog az érzéstelenítéstől a műtét befejezéséig. A NIRS érzékelőt a páciens homlokára kell helyezni.

Az anesztézia bevezetése előtt 1 percig mérik a műtét előtti kiindulási agyi hemodinamikai és metabolikus paramétereket, mint az ScO2, CBF, CMRO2, OEF. A monitorozást az érzéstelenítés indukciója és a légcső intubálása során folytatják. Az anesztézia bevezetése után az indukció utáni agyi hemodinamikai és metabolikus paramétereket kapjuk.

A légúti biztosítással végzett tracheális intubáció után a fenntartó és vazopresszor szereket adjuk be a kijelölt csoportnak megfelelően. A négy lehetséges kiosztott csoport a következő:

1. csoport: Propofol alapú érzéstelenítés fenntartása fenilefrinnel vazopresszorként 2. csoport: Propofol alapú érzéstelenítő karbantartás efedrinnel vazopresszorként 3. csoport: Szevoflurán alapú érzéstelenítő karbantartás fenilefrinnel vazopresszorként 4. csoport: Sevofluran alapú érzéstelenítő karbantartás vazopresszorként használt efedrinnel

Karbantartók

• A propofol csoport esetében a páciens propofolt kap fenntartó szerként a műtét során. A tipikus dózis 150-200 mg/kg/perc.
• A sevoflurán csoport esetében a beteget 1 MAC szevofluránnal kell fenntartani a műtét alatt.
• Mind a propofol, mind a szevoflurán általánosan használt fenntartó szerek, és az érzéstelenítés mélysége 30-40 PSI (normál tartomány 25-50) marad, függetlenül a kiválasztott szerektől. Az aneszteziológusok mindkét szert gyakran alkalmazzák, és mindennapi gyakorlatunkban az érzéstelenítő szerek kiválasztása elsősorban személyes preferenciákon alapul, kivéve azokat a betegeket, akiknek speciális ellenjavallata van, például rosszindulatú hipertermia vagy gyógyszerallergia.

Vasopresszor szerek

• A fenilefrin csoport esetében a páciens fenilefrin infúziót kap, mint elsődleges vazopresszort.
• Az efedrin csoport esetében a páciens elsődleges vazopresszorként efedrin infúziót kap.
• A vazopresszort csak azért kell beadni, hogy a MAP az alapvonal felett 0-20%-on belül maradjon. Az általános érzéstelenítés gyakorlatában az efedrin és a fenilefrin bolus injekció vagy infúzió formájában adható be. Ebben a vizsgálatban infúziós rendszert alkalmaznak, mivel stabil vérnyomást kell fenntartani az agyi hemodinamika ismételt, állandó állapotú mérése során minden csoportban. A fenilefrin vagy efedrin infúzió ellenére refrakter hipotóniában szenvedő betegeknél más vazopresszort vagy inotrópokat kell alkalmazni. Olyan betegeknél, akik nem kaptak vazopresszort (pl. nincs hipotónia a teljes műtét alatt) vagy akik többféle vazopresszort kapnak, adataikat mind a kezelési szándék, mind a protokoll szerinti megközelítéssel elemezzük.

Az anesztézia utáni gondozási osztályon (PACU) lévő betegek neurológiai eredményeit rutin fizikális vizsgálat során is összegyűjtik.