Closed Loop isofluranadministrasjon med bispektral indeks ved åpen hjertekirurgi

De grunnleggende komponentene i et anestesitilførselssystem med lukket sløyfe er: (1) et system under kontroll - pasient; (2) en kontrollert variabel som måler dybden av anestesi, (3) et settpunkt for denne variabelen spesifisert av brukeren, (4) en aktuator som omfatter en algoritme for å oversette en målt verdi av den kontrollerte variabelen til en bestemt handling eller aktuator for å styre den kontrollerte variabelen nærmere målvariabelen.

I den foreslåtte studien vil den kontrollerte variabelen være BIS. Kontrollaktuatoren er et patentert (2158/DEL/2007) farmakodynamisk-farmakokinetisk modellbasert adaptivt infusjonssystem kalt "Improved Anesthetic Agent Delivery System (IAADS"). En IBM kompatibel med PENTIUM 2 eller høyere prosessor personlig datamaskin (2 GHz) brukes til å implementere kontrollalgoritmen, gi et brukergrensesnitt og kontrollere kommunikasjon gjennom serielle porter (RS 232) med infusjonssystemet (Pilot-C, Frasenius, Frankrike) og en Datex vital sign monitor. Vi vil bruke Avance ventilator (Datex Ohmeda, programvareversjon 5.0) med karbondioksidabsorbent og stigende belg for å gi konstant volumventilasjon. Mengden akseptabel lekkasje i kretsen vil reduseres til ≤ 150 ml min-1 bestemt under ventilasjon av en testlunge. Lave ferskgassstrømmer vil bli brukt under studien. Isofluran injiseres inn i det ekspiratoriske lem av sirkelsystemet via 20 ml Plastipak (polyetylen BD) sprøyte med en 100 cm lang polyetylen slange (Vygon, India) ved hjelp av en Pilot C infusjonspumpe (Fresenius hetteglass SA, Frankrike). Den oppgitte volumetriske nøyaktigheten til infusjonspumpen er ±2 %.

Etter å ha innhentet skriftlig informert samtykke, vil pasienter bli tilfeldig allokert (ved lukket konvoluttteknikk ved bruk av datamaskingenererte tilfeldige tall) til en av de to gruppene - manuell og automatisk. Utforskeren vil være til stede under prosedyren kun for datainnsamlingsformål og vil ikke være involvert i gjennomføringen av anestesi. Alle pasienter vil motta 5-10 mg oral diazepam i henhold til institusjonsprotokollen kvelden før og om morgenen operasjonen som premedisinering. Etter å ha flyttet pasienten til operasjonsbordet, vil pasientene startes med vanlig saltvann 100 ml/time (1-2 ml/kg/time). Rutinemessig fysiologisk overvåking vil bli påbegynt (pulsoksymetri, elektrokardiografi, ikke-invasiv blodtrykksmåling). BIS (Bispectral index) vil bli oppnådd av engangssensorer (Aspect Medical System Inc. MA USA) festet til pannen til pasienten. Pasienter vil få 0,15 mg/kg morfinsulfat før induksjon i alikvoter på 3-5 mg, hvor inneliggende arteriell kanyle, sentralvenelinje og lungearteriekatetre (hvis det anses å være nødvendig) vil bli satt inn.

Før induksjon skal pasientene få fentanyl 3μg/kg over tre minutter. I automatisk modus vil IAADS automatisk beregne og titrere den innledende og påfølgende propofol-infusjonshastigheten i henhold til pasientens vekt, risikostatus og mål-BIS-verdi, som vil bli satt til 50 for alle tilfeller med et område på 40-60. I manuell gruppe vil propofolinfusjonshastigheten bestemmes av behandlende anestesilege i henhold til pasientens vekt, og mål BIS på 50, med mål om å opprettholde BIS innenfor 40-60. Etter tap av bevissthet (LOC), vil pasienter få 0,1 mg/kg vekuroniumbromid og intuberes etter 4 minutter.

Sirkelsystemet vil bli lukket etter å ha konstatert riktig posisjon av endotrakealtuben. I kontrollgruppen vil isofluraninfusjon startes inn i ekspiratoriske lemmer av sirkelen med forhåndsbestemte hastigheter. Isoflurankonsentrasjonen i kretsen vil bygges gradvis over en periode på 10 minutter for å oppnå en spesifisert BIS-verdi. Ved isofluran-anestesi vil pasienter bli ventilert med 100 % oksygen. Friskgassstrømmer vil startes med 500 ml/min, og ventilasjonen vil stilles inn slik at en slutttidevanns CO2-konsentrasjon på 30-35 mmHg. Dersom ferskgassstrømmene er utilstrekkelige som bestemt ved ufullstendig fylling av belg, vil strømmene økes gradvis med 100 ml/min til maksimalt 1000 ml/min. Hvis det fortsatt er en lekkasje, vil studien bli forlatt og pasienten ventilert med høyere strømninger. Pasienter vil derfor bli opprettholdt på isofluran injisert i ekspiratoriske lemmer av kretsen. Analgesi vil opprettholdes med fentanyl 1μg/kg/time infusjon med ytterligere boluser på 1μg/kg før hudsnitt, sternotomi og oppstart av kardiopulmonal bypass (CPB). Muskelavslapping vil opprettholdes med en kontinuerlig infusjon av vekuroniumbromid 50 μg/kg/time. Etter 30 minutter med induksjon vil en arteriell prøve bli tatt for å ha baselineverdier for blodgasser, aktivert koaguleringstid (ACT) og blodsukker. Pasienter vil motta en bolus på 3 mg/kg heparin for å øke ACT over 480s. I tilfeller med lavere verdier vil ytterligere boluser av heparin bli infundert i henhold til okse og kollegaers doseresponskurve for heparin.

I den manuelle gruppen, etter bekreftelse av plassering av endotrakealtube, vil sirkelsystemet bli lukket og friske gassstrømmer startes med 1000 ml/min. Inhalasjonsanestetika vil bli levert av Fluotech 7 fordamper (Datex ohmeda) for isofluran. Den innledende skiveinnstillingen vil starte på 3 % og etter 5 minutter vil strømningene reduseres til 500 ml/min og isoflurankonsentrasjonen titreres av anestesilegen for å opprettholde BIS på 50. Skiveinnstillingen vil økes eller reduseres for å opprettholde BIS på 50, og antall ganger innstillingen for fordamperen endres vil bli notert. Resten av protokollen vil være lik datamaskinkontrollgruppen beskrevet ovenfor.

Etter oppstart av CPB vil arterielle blodgasser, ACT og blodsukker bli bestemt hver halvtime. Et arterielt partialtrykk på O2 på 300-400 mmHg, ACT >480s og blodsukker <180mg/dl vil opprettholdes gjennom bypassperioden. Etter vellykket fullføring av kardiopulmonal bypass, vil heparin bli antagonisert med protaminsulfat.

Under episoder når det gjennomsnittlige arterielle trykket overstiger 25 % av baseline eller hjertefrekvens overstiger 100 slag/min eller 25 % av baseline, vil analgesi bli supplert med fentanyl 1μg/kg. Ved vedvarende hypertensjon eller takykardi med BIS < 50 vil nitroglyserin infusjon startes og titreres for å kontrollere blodtrykket; Esmolol (opptil 0,5 mg/kg IV) vil bli administrert for å kontrollere hjertefrekvensen (HR). Tilsvarende, ved fall i gjennomsnittlig arterielt trykk til mindre enn 25 % av baseline i nærvær av normovolemi, vil fenylefrin i utgangspunktet bli brukt i boluser på 0,5 μg/kg. For vedvarende hypotensjon etter en kumulativ fenylefrindose på 2μg/kg, vil dopamininfusjon startes og titreres for å opprettholde MAP innenfor 25 % av baseline. Likeledes, i tilfelle reduksjon i HR til <45 slag/min., vil atropinsulfat (10 μg/kg IV bolus) administreres etter utelukkelse av andre behandlingsbare årsaker.

Under CPB vil pasienter bli skiftet til propofol-infusjon, da utstyret for å levere ferske gasser under CPB krever store ferskgassstrømmer og sirkelsystem ikke er mulig for øyeblikket. MAP vil opprettholdes mellom 50-80 mmHg og ethvert avvik fra disse grensene skal behandles med fenylefrin bolus eller natriumnitroprussid infusjon. Propofol vil bli administrert i henhold til IAADS i datamaskinkontrollgruppen og manuelt i den manuelle gruppen for å opprettholde BIS på 50.

Fem minutter etter slutten av CPB vil pasientene bli flyttet tilbake til isofluran. I datakontrollgruppen vil konsentrasjonen i kretsen for den innstilte BIS oppnås over 10 minutter. I den manuelle kontrollgruppen vil skiveinnstillingen startes med 3 % og titreres i henhold til BIS. Friske gassstrømmer vil opprettholdes i samme hastighet før initiering av CPB.

Ved slutten av hudlukkingen vil isofluran, fentanyl og vekuronium bli stoppet og studieprotokollen avsluttet. Pasienten vil bli flyttet til propofol-infusjon for postoperativ sedasjon og vil bli flyttet til postanestesiavdeling uten antagoniserende muskelavslappende midler for elektiv mekanisk ventilasjon. Pasienter vil bli ekstuberet for å oppfylle standardkriterier for ekstubering. Alle pasienter vil bli kontinuerlig overvåket for hemodynamisk stabilitet og vedlikehold av blodgasser opp til 24 timer postoperativt. Pasienter vil bli utsatt for et strukturert intervju som modifisert fra Brice og kolleger og beskrevet av Nordstrom for bevisst bevissthet; ved utskrivning fra postanestesiavdelingen, dagen etter operasjonen og ca. en uke senere.