LVSDF 患者における CLADS と TCI を使用した麻酔深さの制御

材料および方法：

患者には、手術の前夜と当日の朝に経口錠剤アルプラゾラム 0.25 mg が事前投薬されます。 麻酔室では、16 G の静脈内投与が行われます。 カニューレが挿入され、以下のモニターが取り付けられます: 持続パルスオキシメトリー (SpO2)、心電図 (ECG)、定期的な非侵襲的血圧 (S/麻酔モニター、Datex Ohmeda Inc.、ウィスコンシン州マディソン)、および持続 BIS ( BIS XP、Aspect Medical Systems、マサチューセッツ州ニュートン、S/5 麻酔モニター）。 導入前の動脈ラインと中心ラインがすべての患者に挿入され、連続的な動脈血圧と中心静脈圧の測定値が記録されます。 心拍出量をモニタリングするために、肺動脈カテーテルもすべての患者に挿入されます。 すべての侵襲的ラインは局所麻酔下で挿入されます。 MOAA/S スコアの評価を妨げる可能性があるため、動脈ラインの変換後は NIBP 測定が停止されます。

すべての患者は静脈内投与を受けます。 フェンタニルを 3μg.kg-1 の用量で 3 分間投与し、その後 CLADS または TCI によってプロポフォールを投与します。

グループ 1:

プロポフォールは、あらかじめ決められた目標血漿プロポフォール濃度（Cp）1.8μg.ml-1から開始して、Diprifusor（マーシュ薬物動態モデル、マスターTCIポンプ、フレゼニウス・カビ、バート・ホンブルク、ドイツ）を用いて投与されます。 以前の研究に基づいています。 さらなる目標濃度は、Dixon up and down 法に従って設定されました。 失敗すると、次の患者の目標血漿濃度が 0.2µg.ml-1 増加します。 成功すると、次の患者の目標血漿濃度が 0.2μg.ml-1 減少します。 TCIポンプは手動で制御され、BISとバイタルを含むすべてのデータはCLADSを通じてラップトップに記録されます。 MOAA/S は、意識を失うまでの時間を評価するために 15 秒ごとに評価されます。 BIS と HR は 5 秒ごとに、MAP と PAP は 10 秒ごとに記録されます。 したがって、麻酔深さの制御は、意識喪失に達するまでの時間に基づいて、また導入と維持に必要なプロポフォールの用量を比較することによって評価されます。 BIS のオーバーシュートと血行力学的安定性に注目します。 患者が 5 分以内に意識喪失に達した場合、目標 BIS を達成するために 2 分間の観察期間が認められます。 この期間を過ぎても患者が目標 BIS を達成できない場合、その症例は失敗とみなされます。 一方、患者がこの期間内に目標BISを達成した場合、成功とみなされます。 LOC も目標 BIS も 5 分以内に達成されない場合も失敗とみなされます。LOC 後にベクロニウムが 0.1 mg.kg-1 の用量で投与され、患者は 4 分後に挿管されます。 患者は、挿管までの導入期間中、FiO2 が 0.6 の空気酸素混合物を投与して正常炭酸ガス血症を維持するためにフェイスマスクを通して換気されます。 フェンタニル点滴 1μg.kg.h-1 は、皮膚切開、胸骨切開前および CPB の開始時に 1μg.kg-1 の追加ボーラス投与により鎮痛をもたらします。 平均動脈圧（MAP）または心拍数がベースライン<50の25％を超えた場合、鎮痛剤サプリメント（フェンタニル1μg.kg-1）の追加ボーラスが投与されます。 BIS≤50で高血圧または頻脈が続く場合は、ニトログリセリン点滴またはエスモロールのいずれかが使用されます。 低血圧状態では、正常血液量を確保した後に、変力補助薬および/または昇圧薬が開始されます。 硫酸アトロピンは、他の治療可能な原因を除外した後、徐脈（心拍数<45b.p.m.）の治療に使用されます。 CPB の MAP は、必要に応じてフェニレフリン / ニトログリセリンを使用して 50 ～ 80 mmHg に維持されます。 CPB中は28℃までの全身低体温療法が実施され、患者はCPBから離れる前に積極的に36℃まで再加温されます。

低血圧または高血圧のエピソードを示す患者の数、およびプロポフォール目標濃度の変更または血管作動薬の投与を必要とする低血圧または高血圧のエピソードの数が記録される。

所定の目標血漿プロポフォール濃度 (Cp) で Diprifusor を使用したプロポフォール投与に対する前の患者の反応に基づいて、後続の患者における Cp のさらなる増加または減少は、Dixon のアップ アンド ダウン法に基づきます。 BIS 50 に到達しない患者では目標 Cp が 0.2 μg.ml-1 増加し、達成した患者ではその後の症例で Cp が 0.2 μg.ml-1 減少します。 したがって、EC50 (つまり、患者の 50% が BIS 50 に達する目標濃度) の計算には、失敗から成功への移行の 6 ～ 8 組が必要になります。 これらの遷移の中央値の平均を使用して EC50 を導き出します。

研究の最後に、誘導時間をオフラインで決定するために BIS データが分析されます。 これは、プロポフォール注入開始からの 2 回の連続測定値で BIS が ≤50 に達した時間として定義されます。

グループ 2:

CLADS グループでは、導入とメンテナンスは BIS に従って自動的に実行されます。 血行動態は、CLADS および上記の手動イオンチャネル サポートを通じて自動的に制御されます。

CLADS は薬力学・薬物動態モデルに基づいた適応型輸液システムであり、制御変数として BIS を使用し、「アクチュエーター」として標準輸液ポンプを使用します。 「制御アルゴリズム」は、薬物動態変数 (分布、クリアランス) を考慮した、プロポフォール注入のさまざまな速度 (異なる血漿濃度を生成) と BIS の間の関係に基づいています。 これはCLADSの開発段階で確立されました。 このアルゴリズムは、既存の BIS、注入開始からの経過時間、薬物動態、BIS データのセンシングと平均化の間の時間遅延係数、時間遅延係数を考慮して、プロポフォール注入速度を変更して、設定された目標に BIS を誘導および維持します。注入速度の変化とプロポフォールの血漿濃度の実際の変化、およびプロポフォールのピーク効果の間。

PENTIUM 4 以降のプロセッサを搭載した IBM 互換 PC を使用して、制御アルゴリズムを実装し、ユーザー インターフェイスを提供し、シリアル ポート (RS 232) を介して輸液システム (Pilot-C、フレゼニウス、フランス、パリ) との通信を制御します。サインモニター (AS5; Datex Ohmeda Division、GE Healthcare、シンガポール)。 薬物送達は、手動と自動の 2 つのモードで動作できます。 手動モードでは、プロポフォール注入速度はキーボードを介して手動で制御されます。 「自動」モードでは、システムは制御アルゴリズムに従ってプロポフォール/イソフルランの投与を自動的に制御します。 自動モードにはさらに 3 つのオプションがあります: (i) 導入、(ii) メンテナンス、(iii) 導入とメンテナンスの組み合わせ。 ユーザーは、目標 BIS 値、年齢、体重、身長を、患者の低リスク (ASA I-III)、高リスク (ASA III-IV、NYHA クラス III)、非常に高リスク (ASA IV-) のステータスとともに入力する必要があります。 V、NYHA III-IV)、または小児。 このシステムは、BIS およびその他の患者データのみを更新し、現在値と傾向値のグラフィック表示を提供する「モニター」モードでも機能します。

システムは脳波データを5秒ごとに更新し、BIS誤差（目標BIS－実際のBIS）を計算します。 この誤差に基づいて PID (比例積分微分) アルゴリズムを使用して、目標 BIS を達成するためにプロポフォール注入速度を変更します。 このアルゴリズムは、麻酔導入段階と維持段階でプロポフォールの投与速度と持続時間をそれぞれ微調整します。 導入中、コントローラーは血漿濃度と BIS の関係に基づいて (5 秒ごとに BIS のフィードバックを継続的に受信しながら) 段階的に目標濃度の達成を試みます。 メンテナンス中は 30 秒を 1 エポックとみなします。 各エポックの最初の 3 つの BIS 値と最後の 3 つの BIS 値が平均され、傾向を評価するために比較されます。 傾向が BIS の増加を示している場合、より高い目標濃度、つまりより高いプロポフォール率が設定され、傾向が BIS の減少を示している場合はその逆です。 これらの傾向は、薬剤の変更を行う前に、より大きなエポックの傾向とも照合されます。

安全機能が追加されており、血行動態がオペレーターが設定した安全限界を下回るとプロポフォールやその他の麻酔薬が自動的に停止されます。 これは、血行動態が事前に定義された下限値を超える値に改善すると、自動的に再開されます。 この自動カットオフの遅延時間は最大 10 秒で、これはコントローラーでバイタルが更新される間隔です。

意識喪失に至るまでの時間、導入および維持に必要なプロポフォールの用量、BIS オーバーシュートおよび血行動態が、CLADS を使用してプロポフォールを投与された患者において記録されます。

手術の終了時には、CLADS/TCIは中止され、患者は待機的人工呼吸器のために術後集中治療室に移されます。

統計分析 - 生理学的データは平均値 (SD) として表示され、時間間隔は中央値 (範囲) として表示されます。 システムの性能は、Varvel et al.の方法を使用して中央性能誤差 (MDPE)、中央絶対性能誤差 (MDAPE)、ぐらつきおよび発散 (時間関連の傾向) を計算することによって評価されました。

パフォーマンス誤差は次の式で求められます。

PE = [(BISmeasured-BIStarget)÷BIStarget]×100 i 番目の被験者における CLADS の偏りを反映するパフォーマンス誤差中央値 (MDPE) は、MDPE=median {PEij j=1....Ni として決定されます。ここで、Ni は i 番目のサブ メジアン パフォーマンス エラー (MDPE) メジアン絶対パフォーマンス エラー (MDAPE)= メジアン {I PEij j=1....Ni I} で取得された (PE) 値の数です。ウォブルは次のようになります。式 Wobble=median {I PEij - MDPEiI , j=1....Ni } から決定されます。

グローバル スコア (GS) - グローバル スコアは、EEG に基づく麻酔制御システムの深さを 1 つのスカラーでスコア化するために使用されます。

GS=(MDAPE+WOBBLE)÷時間の割合 BIS∈(40,60) 発散は、時間に対する絶対パフォーマンス誤差の線形回帰式の傾きであり、1 分あたりの発散の割合の単位で表されます。 正の値は、目標値と測定値の間のギャップが徐々に広がっていることを示し、負の値は、測定値が目標値に収束していることを示します。 MDPE と MDAPE はそれぞれバイアスと精度の尺度であり、ウォブルはパフォーマンス エラーの個人内変動を尺度します。 閉ループ (CLADS グループ) または手動制御 (TCI グループ) 中に BIS がターゲット BIS の ±10 以内に留まる時間の割合も計算されます。 血行動態制御の適切性は、平均動脈血圧および心拍数 (HR) がベースラインの ±25% 以内である麻酔時間の割合によって判断されます。

グループ間の差異は、パラメトリック データについては対応のない t 検定を、ノンパラメトリック データについてはマンホイットニー U 検定を使用して分析されます。 カウントデータはカイ二乗検定を使用して分析されます。 すべての分析は、SPSS v21.0 for Windows (SPSS Inc.、米国イリノイ州シカゴ) を使用して実行され、P 値 <0.05 が有意とみなされます。

導入に必要なプロポフォールの EC50 (50% の患者が BIS に達する血漿濃度) の計算については、Dixon および Massey 法を使用して計算されます。 Dixon アップ アンド ダウン法から EC50 を計算するには、6 ～ 8 ペアが必要です。 次に、TCI グループのデータのプロビット分析を実行して、EC50 と EC95 を決定します。

パイロット研究から、研究者らは、TCI を使用した手動制御により、70% の確率で BIS が目標の±10 の範囲に維持されると推定しました。 この対照からの 20% の改善を評価するために、研究者らは、5% のタイプ I エラーで 80% の検出力を達成するには 36 人の患者を募集する必要があると計算しました。 不注意による患者減少の可能性を考慮して、合計 40 人の患者が募集されました。