Closed loop isofluranadministration med bispektralt index vid öppen hjärtkirurgi

De grundläggande komponenterna i ett sluten anestesitillförselsystem är: (1) ett system under kontroll - patient; (2) en kontrollerad variabel som mäter djupet av anestesi, (3) ett börvärde för denna variabel specificerad av användaren, (4) ett ställdon som innefattar en algoritm för att översätta ett uppmätt värde för den kontrollerade variabeln till en viss åtgärd eller ställdon för att styra den styrda variabeln närmare målvariabeln.

I den föreslagna studien kommer den kontrollerade variabeln att vara BIS. Styrmanöverdonet är ett patenterat (2158/DEL/2007) farmakodynamisk-farmakokinetisk modellbaserat adaptivt infusionssystem kallat "Improved Anesthetic Agent Delivery System (IAADS"). En IBM kompatibel med PENTIUM 2 eller högre processor persondator (2 GHz) används för att implementera kontrollalgoritmen, tillhandahålla ett användargränssnitt och styra kommunikation via serieportar (RS 232) med infusionssystemet (Pilot-C, Frasenius, Frankrike) och en Datex-monitor för vitala tecken. Vi kommer att använda Avance ventilator (Datex Ohmeda, mjukvaruversion 5.0) med koldioxidabsorbent och stigande bälg för att ge konstant volymventilation. Mängden acceptabelt läckage i kretsen kommer att reduceras till ≤ 150 ml min-1 bestämt under ventilation av en testlunga. Låga färskgasflöden kommer att användas under studien. Isofluran injiceras i cirkelsystemets expiratoriska extremitet via 20 ml Plastipak (polyeten BD) spruta med en 100 cm lång polyetenslang (Vygon, Indien) med en Pilot C infusionspump (Fresenius vial SA, Frankrike). Den angivna volymetriska noggrannheten för infusionspumpen är ±2 %.

Efter att ha erhållit skriftligt informerat samtycke kommer patienter att slumpmässigt fördelas (genom teknik med slutna kuvert med datorgenererade slumptal) till en av de två grupperna - manuell och automatisk. Utredaren kommer att vara närvarande under proceduren endast för datainsamlingsändamål och kommer inte att vara involverad i utförandet av anestesi. Alla patienter kommer att få 5-10 mg oralt diazepam enligt institutionsprotokoll kvällen före och på morgonen för operationen som premedicinering. Efter att patienten har flyttats till operationsbordet kommer patienterna att påbörjas med normal koksaltlösning 100 ml/timme (1-2 ml/kg/timme). Rutinmässig fysiologisk övervakning kommer att påbörjas (pulsoximetri, elektrokardiografi, icke-invasiv blodtrycksövervakning). BIS (Bispectral index) kommer att erhållas av engångssensorer (Aspect Medical System Inc. MA USA) fäst i pannan på patienten. Patienterna kommer att få 0,15 mg/kg morfinsulfat före induktion i alikvoter om 3-5 mg, under vilka inneboende artärkanyl, central venlinje och lungartärkatetrar (om det anses nödvändigt) kommer att införas.

Före induktion ska patienterna få fentanyl 3μg/kg under tre minuter. I automatiskt läge kommer IAADS automatiskt att beräkna och titrera den initiala och efterföljande propofolinfusionshastigheten enligt patientens vikt, riskstatus och mål-BIS-värde, vilket kommer att ställas in på 50 för alla fall med ett intervall på 40-60. I manuell grupp kommer propofolinfusionshastigheten att bestämmas av den behandlande narkosläkaren enligt patientens vikt och mål-BIS på 50, med målet att bibehålla BIS inom 40-60. Efter medvetslöshet (LOC) kommer patienter att få 0,1 mg/kg vekuroniumbromid och kommer att intuberas efter 4 minuter.

Cirkelsystemet kommer att stängas efter att ha fastställt den korrekta positionen för endotrakealtuben. I kontrollgruppen kommer isofluraninfusion att påbörjas i cirkelns utandningsdel med förutbestämda hastigheter. Isoflurankoncentrationen i kretsen kommer att byggas upp gradvis under en period av 10 minuter för att uppnå ett specificerat BIS-värde. Under isofluranestesi kommer patienter att ventileras med 100 % syre. Färskgasflöden kommer att startas vid 500 ml/min och ventilationen kommer att ställas in så att en sluttidal CO2-koncentration på 30-35 mmHg upprätthålls. Om färskgasflödena är otillräckliga enligt ofullständig påfyllning av bälg, kommer flödena att ökas gradvis med 100 ml/min till maximalt 1000 ml/min. Om det fortfarande finns en läcka kommer studien att överges och patienten ventileras med högre flöden. Patienterna kommer således att hållas på isofluran som injiceras i kretsens utandningsdel. Analgesin kommer att upprätthållas med fentanyl 1μg/kg/timme infusion med ytterligare bolusdoser på 1μg/kg före hudsnitt, sternotomi och påbörjande av kardiopulmonell bypass (CPB). Muskelavslappning kommer att upprätthållas med en kontinuerlig infusion av vekuroniumbromid 50 μg/kg/timme. Efter 30 minuters induktion kommer ett arteriellt prov att tas för att ha baslinjevärden för blodgaser, aktiverad koagulationstid (ACT) och blodsocker. Patienterna kommer att få en bolus på 3 mg/kg heparin för att höja ACT över 480s. I fall med lägre värden kommer ytterligare bolus av heparin att infunderas enligt tjurens och kollegors dosresponskurva för heparin.

I den manuella gruppen, efter bekräftelse av placeringen av endotrakealtuben, kommer cirkelsystemet att stängas och färskgasflöden startas med 1000 ml/min. Inhalationsbedövningsmedel kommer att levereras av Fluotech 7 förångare (Datex ohmeda) för isofluran. Den initiala rattinställningen kommer att startas vid 3 % och efter 5 minuter kommer flödena att minskas till 500 ml/min och isoflurankoncentrationen titreras av narkosläkaren för att bibehålla BIS på 50. Inställningen av ratten kommer att ökas eller minskas för att bibehålla BIS på 50 och antalet gånger som ånginställningen ändras kommer att noteras. Resten av protokollet kommer att likna den datorkontrollgrupp som beskrivs ovan.

Efter initiering av CPB kommer arteriella blodgaser, ACT och blodsocker att bestämmas var halvtimme. Ett arteriellt partialtryck på O2 på 300-400 mmHg, ACT >480s och blodsocker <180mg/dl kommer att upprätthållas under bypassperioden. Efter framgångsrikt slutförande av kardiopulmonell bypass kommer heparin att antagoniseras med protaminsulfat.

Under episoder när medelartärtrycket överstiger 25 % av baslinjen eller hjärtfrekvensen överstiger 100 slag/min eller 25 % av baslinjen, kommer analgesin att kompletteras med fentanyl 1 μg/kg. Vid ihållande hypertoni eller takykardi med BIS < 50, kommer nitroglycerininfusion att startas och titreras för att kontrollera blodtrycket; Esmolol (upp till 0,5 mg/kg IV) kommer att administreras för att kontrollera hjärtfrekvensen (HR). På liknande sätt, om det genomsnittliga artärtrycket faller till mindre än 25 % av baslinjen i närvaro av normovolemi, kommer initialt fenylefrin att användas i bolusdoser på 0,5 μg/kg. För ihållande hypotoni efter en kumulativ fenylefrindos på 2 μg/kg, kommer dopamininfusion att startas och titreras för att bibehålla MAP inom 25 % av baslinjen. På samma sätt, vid minskning av HR till <45 slag/min., kommer atropinsulfat (10 μg/kg IV bolus) att administreras efter att andra behandlingsbara orsaker har uteslutits.

Under CPB kommer patienter att övergå till propofolinfusion, eftersom utrustningen för att leverera färska gaser under CPB kräver stora färskgasflöden och cirkelsystem är inte möjligt för närvarande. MAP kommer att bibehållas mellan 50-80 mmHg och varje avvikelse från dessa gränsvärden ska behandlas med fenylefrinbolus eller natriumnitroprussidinfusion. Propofol kommer att administreras enligt IAADS i datorkontrollgruppen och manuellt i den manuella gruppen för att bibehålla BIS på 50.

Fem minuter efter slutet av CPB kommer patienterna att flyttas tillbaka till isofluran. I datorkontrollgruppen kommer koncentrationen i kretsen för den inställda BIS att uppnås under 10 minuter. I den manuella kontrollgruppen kommer rattinställningen att startas vid 3 % och titreras enligt BIS. Färskgasflöden kommer att bibehållas i samma takt innan CPB påbörjas.

I slutet av hudens stängning kommer isofluran, fentanyl och vekuronium att stoppas och studieprotokollet avslutas. Patienten kommer att flyttas till propofolinfusion för postoperativ sedering och kommer att flyttas till postanestesiavdelningen utan antagonerande muskelavslappnande medel för elektiv mekanisk ventilation. Patienterna kommer att extuberas efter att de uppfyller standardkriterierna för extubering. Alla patienter kommer att övervakas kontinuerligt för hemodynamisk stabilitet och underhåll av blodgaser upp till 24 timmar postoperativt. Patienterna kommer att utsättas för en strukturerad intervju som modifierad från Brice och kollegor och beskriven av Nordstrom för medveten medvetenhet; vid utskrivning från postanestesiavdelningen, dagen efter operationen och ungefär en vecka senare.