Inverkan av ökade tidalvolymer på syresättning och hjärtproduktion

Funktionell restkapacitet (FRC) och lunggasutbyte minskar under induktion av allmän anestesi på grund av stängning av luftvägarna och uppkomsten av atelektas. Det har visats att det finns ett samband mellan kroppskonstitution och luftvägsstängning under allmän anestesi med mekanisk ventilation. I ryggläge minskar FRC och andningsföljsamhet mer med ett ökat kroppsmassaindex (BMI). Hos sjukligt överviktiga patienter leder generell anestesi och förlamning till ännu mer atelektas och en ökad risk för hypoxemi. Hos cirka 90 % av alla patienter som ventilerats utan positivt slutexpiratoriskt tryck (PEEP) bildas atelektaser som bidrar till försämring av gasutbytet. Atelektasbildning kan minskas av PEEP men ökat intrathoraxtryck med PEEP försämrar det venösa återflödet till hjärtat, vilket minskar slagvolymen och hjärtminutvolymen.

I tidigare studier jämförde utredarna effekterna av ökad tidalvolym (VT) med noll slutexpiratoriskt tryck (ZEEP) på syresättning och arteriella koncentrationer av sevofluran. Utredarna fann måttligt förbättrad syresättning och en minskad skillnad mellan arteriell och utandad koldioxidspänning med större tidalvolymer uppnådd på detta sätt. Resultaten liknade vad som kunde förväntas från en ökning av FRC och inkluderade även ett mer effektivt upptag av sevofluran. Utredarna har nyligen bekräftat dessa fynd även hos överviktiga patienter.

I den aktuella studien kommer utredarna att jämföra arteriell koncentration av sevofluran och syre hos patienter med BMI över 25 kg/m2 som genomgår bukkirurgi, ventilerade med större tidalvolymer eller tillsatt 10 cmH2O PEEP. Utredarna kommer också att bedöma inverkan av dessa ventilationslägen på hjärtminutvolymen.

Metod Etiskt godkännande för denna studie enligt de standarder som fastställs i Helsingforsdeklarationen (Regionala etiska kommittén Dnr: 2009/529 och tillägg till ansökan med mätning av hjärtminutvolym Dnr 2010/481) kommer att tillhandahållas av Regionala etiska kommittén, Lund, Sverige i september 2009 och september 2010. Utredningen kommer att omfatta 60 patienter, ASA fysisk status 1 eller 2, planerade för elektiv kolonkirurgi. Patienter kommer att övervägas för inkludering i prövningen om de är över 18 år och har ett BMI över 25 kg/m2. Alla procedurer beräknas ta mer än 60 minuter. Samtycke att delta i studien kommer att erhållas från varje patient. Patienter med känd lung- eller kardiovaskulär sjukdom kommer att exkluderas. Patienterna kommer att randomiseras till en av två grupper med 30 patienter i varje grupp via slumpmässigt blandade förseglade kuvertuppdrag i början av ingreppet på operationssalen. Interimanalys kommer att utföras efter 15 + 15 patienter.

Experimentell procedur Innan anestesi påbörjas kommer en oanvänd koldioxidabsorbator att appliceras (Drägersorb, Dräger Medical, Lübeck, Tyskland) på anestesiventilatorn (Dräger Primus™, Dräger Medical, Lübeck, Tyskland). Alla patienter försyresätts med 100 % syre i 3-4 minuter med ett friskgasflöde på 5 liter/minut. Anestesi kommer att induceras med 2 µg/kg fentanyl och 1,5-3,0 mg/kg propofol. Rocuronium 0,6 mg/kg kommer att administreras för muskelförlamning. Ventilationen kommer att assisteras manuellt med 100 % syre via ett halvöppet cirkelsystem (4,5 L volym) fram till trakeal intubation och sedan med hjälp av en ventilator med en FiO2 vid 0,35 i kväve. Andningsfrekvensen kommer att vara 15/min under hela studien och VT kommer att justeras för att uppnå en PETCO2 vid 4,5 kPa. Inget positivt slutexpiratoriskt tryck (PEEP) kommer att tillämpas. Propofol 8 mg/kg/h kommer att infunderas tills en artärkanyl har införts i den radiella artären. Strokevolym (SV) och hjärtminutvolym (CO) kommer att bedömas hos 20 patienter (10 i varje grupp) med LIDCO Rapid® (LiDCO Ltd, Cambridge, Storbritannien). Transesofageal ekokardiografi (TEE) kommer att användas för att bedöma hjärtminutvolymen hos 6 patienter (3 i varje grupp) med Philips CX-50®, TEE ultraljud X7-2t (Philips Ultrasound, Bothell, WA, USA). Efter att ett kontrollprov (tid noll) av arteriellt blod (3 ml) har tagits, kommer ventilationsläget att ändras enligt följande: I gruppen med ökad tidalvolym (IVT) kommer initialt platåtryck (Pplateau) att övervakas och sedan VT kommer att ökas tills Pplateau kommer att vara 0,04 cm H2O/kg över den initiala Pplateau. PETCO2 kommer sedan att justeras till 4,5 kPa med en flexibel korrugerad slang (engångsplaströr, Medcore, AB Uppsala, Sverige) placerad mellan Y-delen av anestesicirkelsystemet och värme- och fuktfiltret (HME) fäst vid endotrakeal rör. Denna flexibla korrugerade slang ökade dödutrymmesvolymen och gav justerbar återandning av koldioxid. I gruppen med normal tidalvolym (NVT) kommer en PEEP till 10 cmH2O att appliceras. Vid behov kommer VT sedan att justeras för att bibehålla PETCO2 på 4,5 kPa. I båda grupperna var inspiratoriskt:expiratoriskt förhållande 1:2 inklusive en inspiratorisk platå på 10 %. När PETCO2-värdena kommer att vara stabila på 4,5 kPa, kommer administrering av sevofluran att påbörjas med en förångare (sevofluran Dräger Vapor 2000: Medical, Lübeck, Tyskland) inställd på 3 %. Efter 5 minuter kommer färskgasflödet att justeras till 1,0 l/min med oförändrad förångarinställning under hela anestesiperioden.

Blodprov på 3 ml togs från artärlinjen i hepariniserade sprutor 1, 3, 5, 10, 15, 30, 45 och 60 minuter efter starten av administreringen av sevofluran (totalt 27 ml). Arteriell syrespänning (PaO2), syremättnad (SaO2) och koldioxidspänning (PaCO2) kommer att analyseras med en automatisk blodgasanalysator (ABL 725™, Radiometer, Köpenhamn, Danmark). Sevoflurankoncentrationen kommer att analyseras med gaskromatografi (GC) på en Perkin-Elmer 3920 gasvätskekromatograf, som tidigare beskrivits.

Patienterna kommer att övervakas med tre-avlednings-EKG, hjärtfrekvens, syremättnad, mätt med pulsoximeter (SpO2) och invasivt arteriellt blodtryck (Solar 8000, General Electric Medical System, Milwaukee, WI, USA). SV och CO bedömdes med en LIDCO Rapid® via artärkatetern. Inspiratoriskt och expiratoriskt syrepartialtryck (FiO2, PETO2), sevofluran inspiratoriskt och expiratoriskt partialtryck (Fisevo, PETsevo) och koldioxidinandnings- och expiratoriskt partialtryck (FiCO2, PETCO2) kommer att analyseras av ventilatorn. Total ventilation per minut, tidalvolymer och luftvägstryck som topptryck, platåtryck och medeltryck mättes och dokumenterades vid samma intervall. Andningssystemets statiska efterlevnad kommer att beräknas som tidalvolym dividerat med inandningsplatåtrycket minus PEEP.

Extra doser fentanyl (50-100 µg) kommer att ges om medelartärt blodtryck (MAP) ökat mer än 20 % över den initiala baslinjenivån. Hypotension (MAP mindre än 60 mmHg) kommer att behandlas med 5-10 mg noradrenalin intravenöst. Alla patienter fick 3-5 ml/kg/h glukoslösning 2,5 % med natrium (70 mmol/l), klorid (45 mmol/l) och acetat (25 mmol/l) intravenöst. Neuromuskulär blockad kommer att övervakas med en neuromuskulär transmissionsanalysator (TOF-Watch™; Organon Technology B V., Boxel Nederländerna). Ytterligare doser av rokuronium gavs efter narkosläkarens bedömning.

LiDCO LiDCO-systemet är en apparat för övervakning av hjärtminutvolymen som använder pulsvågformskonturanalys via en artärkateter. Enheten använder en egenutvecklad algoritm för att analysera pulskonturen genom att använda patientspecifika data från patientmonitorn.16 Linton och kollegor fann en god överensstämmelse mellan termodilutions och LiDCO-mätningar hos 40 patienter, med ett linjärt regressionsvärde på 0,94.

Transesofageal ekokardiografi Strokevolym, hjärtminutvolym och höger ventrikulär funktion kommer att bedömas med transesofageal ekokardiografi. Fyra- och femkammars transgastriska vyer kommer att erhållas hos alla sex patienter som ingår för TEE. Hastighetstidsintegralen vid den vänstra ventrikulära utflödeskanalen (VTI LVOT) mättes med användning av pulsad våg Doppler. Diametern på aortan kommer att mätas med hjälp av en mid-esofageal långaxelvy i nivå med aorta-annulus. Mätning av slagvolym kommer att göras genom att multiplicera LVOT VTI och aortadiametern. Hjärtvolymen kommer att beräknas genom att multiplicera slagvolymen med hjärtfrekvensen. Alla bilder kommer att spelas in i tre exemplar av samma operatör och mätningar görs off-line på ett förblindat sätt.