Slut på tidal koldioxidkoncentration och anestesidjup hos barn

Syfte: Koldioxid (CO2) är en viktig slutprodukt av metabolism och kan ha markanta effekter på centrala nervsystemets funktion. Det kan också enkelt manipuleras under generell anestesi via kontrollerad ventilation. Höga nivåer av koldioxid (hyperkapni) är förknippade med sedering och har visat sig ge selektivt undertryckande av termisk och ischemisk smärta hos djur och människor. Denna effekt försvagades av dexametason och naloxon, vilket indikerar att stressvägar och endogena opioider kan vara inblandade. Hyperkapni under anestesi kan ha ytterligare fördelar, inklusive minskade nivåer av sårinfektion på grund av förbättrad vävnadssyresättning, minskad förekomst av postoperativt illamående och kräkningar och minskad återhämtningstid från flyktiga anestesimedel.

Det är ett känt fenomen att höga nivåer av CO2 är förknippade med minskade nivåer av medvetande hos människor, känd som CO2-narkos. En artikel från 1927 beskrev narkos hos djur när de andades 30-40% CO2 i syre, med snabb återhämtning efter avlägsnande. Författarna beskrev en "skarp sur smak" och associerad hypertoni när samma lösning administrerades till människor. Men få studier undersöker effekten av koldioxid på anestesibehov. En djurstudie från 1967 visade att mycket höga halter av CO2 (>95 mmHg) kompenserade för halotanbehov hos hundar. Senast visades ökade koldioxidnivåer under operation (40 - 45 mmHg) minska den minimala alveolära koncentrationen till trubbigt adrenergt svar (hudsnitt; MAC-BAR) av sevofluran hos vuxna patienter som genomgår gastrisk karcinomresektion.

Total intravenös anestesi (TIVA), ett alternativ till inhalationsanestesi, är en vanlig anestesiteknik på utredarens institution. Detta beror på dess många fördelar, inklusive minskat delirium, minskad miljöpåverkan och minskat postoperativt illamående och kräkningar. Administrering kan styras av djupövervakning av anestesi, såsom Bispectral Index (BIS), som mäter patientens medvetandenivå från elektroencefalogramavläsningar. BIS har visat sig hjälpa till att styra propofoldosering hos barn oavsett om TIVA-tekniken var målstyrd eller en manuell infusionsregim, och korrelerar väl med både modellerade och uppmätta propofolnivåer hos barn.

Utredarens studie syftar till att fastställa om olika nivåer av CO2 påverkar anestesidjupet hos sövda barn, mätt med BIS.

Hypotes: Hyperkarbi är förknippat med en minskning av BIS-avläsningar hos sövda barn.

Motivering: Effekten av EtCO2 på BIS har inte studerats på barn. Om det upptäcks kan en korrelation mellan de två avsevärt förändra anestesipraxis. Det är enkelt att öka EtCO2-nivåerna hos sövda patienter, och om detta visade sig minska deras behov av anestesimedel skulle det kunna möjliggöra lägre frekvenser av administrering av anestesimedel. Detta skulle gynna patienten genom att utsätta dem för mindre medicinering och färre tillhörande biverkningar, samt gynna sjukhuset och den bredare miljön genom att minska kostnader och användning av engångsutrustning som ampuller, förpackningar och sprutor.

Mål: (1) Att bestämma effekten av EtCO2 på djupet av anestesi hos barn, mätt med BIS.

(2) Patientrörelser som detekteras kliniskt av det kirurgiska eller anestesiteamet.

Forskningsdesign: Utredarna planerar att genomföra en randomiserad, prospektiv crossover-studie. Designen inom ämnet tillåter patienter att fungera som sina egna kontroller. Ordningen i vilken EtCO2-nivåerna testas kommer att randomiseras mellan patienter som använder förseglade kuvert. Narkosläkaren i rummet kommer att bli blind för BIS-avläsningen men informeras av en forskningsassistent om den läser ihållande hög (>60) i över en minut.

Statistisk analys: Fysiologiska data kommer att samlas in i realtid med hjälp av specialbyggd programvara. Patientdemografi och egenskaper kommer att samlas in av en forskningsassistent. Tidsserieplottar av BIS och EtCO2 för varje deltagare kommer att göras i R (R Foundation for Statistical Computing, Wien, Österrike). Generaliserade skattningsekvationer (GEE), med användning av geepack-paketet, kommer att tillämpas för att uppskatta effekten av förändringar i mål-EtCO2 på seriella BIS-mätningar under anestesiunderhållsfasen. Varje deltagare kommer att betraktas som sitt eget datakluster för att tillhandahålla en lämplig grupperingsstruktur för analysen. En oberoende korrelationsstruktur kommer att tillämpas och en robust (sandwich) estimatormetod kommer att användas för att erhålla standardfel.