Metaboliska och fysiologiska förändringar under mindre ortopedisk kirurgi hos annars friska patienter

Syrgastillskott under narkos Under narkos har användning av extra syre för att undvika livshotande hypoxemi varit vanlig praxis i många år. Detta leder till supranormala nivåer av syre i lungorna (hyperoxi) och de flesta patienter har också supranormala nivåer av partialtryck av arteriellt syre (PaO2) i blodet (hyperoxemi). Samma iatrogenhyperoxi är också vanlig hos mekaniskt ventilerade patienter på intensivvårdsavdelningen. Man tycks glömma att extra syre är ett läkemedel och som all medicin bör det inte ges i överskott.

Under allmän anestesi används ofta en fast fraktion av inandat syre som sträcker sig från 0,3 till 1,0. Patienterna övervakas med kontinuerlig mätning av perifer syremättnad och om denna är låg eller en artärgas visar låg PaO2 så ökar FiO2 ytterligare. En minskning utöver den prefixerade FiO2 görs dock sällan även om syremättnaden är 100 % eller artärgasen visar en hög PaO2.

Fler och fler bevis ifrågasätter säkerheten av denna liberala användning av hyperoxi eftersom högt syretillskott och bildandet av ROS kan leda till celldysfunktion och därmed bidra till lungdysfunktion postoperativt.

Skadliga effekter av syre FiO2 som överstiger atmosfärens innehåll på 0,21 kan ha direkta toxiska effekter på lungvävnad, särskilt för FiO2 som överstiger 0,60. Studier från 1970-talet visade att när de andades FiO2 1.0 i mer än fyra timmar upplevde människor milda symtom som trakeobronkit och pleurit. Detta är en mild irritation bakom bröstbenet, i luftvägarna eller i lungorna. Detta obehag förvärras av djup inspiration och kan orsaka hosta. De visade också att en hög FiO2 på 0,95-1,0 ges under flera dagar leder till lungödem och så småningom lungfibros. Hög FiO2 inducerar också kollaps av lungområden som leder till pulmonell shunt på grund av reabsorptionsatelektas och inducerar pulmonell vasodilatation men inducerar annars vasokonstriktion i alla andra vaskulära sängar (förutom i livmodern) och minskar därigenom hjärtminutvolym och slutorganperfusion.

Den exakta mekanismen för den direkta cellulära skadan och vasokonstriktionen är okänd men tros bero på ökad produktion av ROS5.

I den kliniska miljön med kritiskt sjuka patienter har hyperoxi och hyperoxemi associerats med ökad dödlighet specifikt i undergrupper av patienter med stroke, traumatisk hjärnskada och de som återupplivats från hjärtstillestånd och det har också visat sig öka infarktstorleken och dödligheten efter hjärn- och hjärtinfarkt . Peroperativ behandling med hög FiO2 har också associerats med ökad dödlighet och stora andningskomplikationer.

Metabonomi På senare tid har det varit mycket uppmärksamhet kring bildandet av ROS under hyperoxiska tillstånd. Förutom induktion oxidativ stress påverkar ROS också ett antal signaltransduktionsvägar som leder till cellförändringar. Dessa förändringar kan detekteras med hjälp av metabonomics.

Metabonomics är analysen av alla små molekyler eller metaboliter som finns i ett givet prov med hjälp av kärnmagnetisk resonans (NMR) eller masspektrometri (MS). Metabonomics ger en "snapshot" av alla metaboliter i ett givet prov och har därmed stor potential att hitta flera nya biomarkörer genom analys av de kontinuerliga förändringarna i den metaboliska profilen som svar på en given exponering.

Oscillometri Anestesi och hög FiO2 leder till kollaps av de små luftvägarna. Ett nytt luftvägsoscillometrisystem (TremoFlo C-100) möjliggör en enkel och icke-invasiv mätning av förändringar i de små luftvägarna. Systemet mäter motstånd och reaktans icke-invasivt under normal andning.

Försöket Vi kommer att undersöka i övrigt friska ambulanta patienter som genomgår mindre ortopedisk kirurgi under generell anestesi för att belysa metabola och fysiologiska förändringar orsakade av ventilation med FiO2 0,50 under 45 minuter enligt standardinställningar. Utandad andningskondensat (EBC) och arteriellt blod kommer att samlas upp före operationen och upprepas under operationen efter 45 minuters mekanisk ventilation med en FiO2 0,50. De två EBC och två blodprover kommer att förvaras vid -80°C för analys efter att alla patienter har inkluderats. De metaboliska förändringarna kommer att mätas med NMR-teknik och multivariat statistisk analys som jämför baslinjevärden med värden som erhålls efter 45 minuters syreexponering. Alla prover kommer att förstöras efter NMR-analyserna. Kollaps av de små luftvägarna som induceras av anestesi och FiO2 kommer att utvärderas genom att mäta motstånd och reaktans efter operation jämfört med en baslinjemätning före operation.