Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

 Samaneh Yavari

 

 The comparison of four-point Nerve Block Anaesthesia and Intravenous Regional Anaesthesia of the distal hind limb in cattle: efficacy, onset and hormonal-metabolic and cardio-respiratory stress responses

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109614

title (ger.)

Vergleich der intravenösen Regionalanästhesie und der Leitungsanästhesie an der distalen Hintergliedmaße von Milchkühen: Untersuchungen zur Desensibilisierung sowie anästhesiebedingten Stressreaktionen

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/yavaris_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Lahmheiten der Hintergliedmaßen sind bei Milchkühen in der Mehrzahl auf Erkrankungen der Klauen zurückzuführen. Tiefgreifende entzündliche Läsionen im Bereich der Klauen machen oft chirurgische Behandlungen notwendig, die eine angemessene Schmerzausschaltung mit einer lokalen Anästhesie als integralem Bestandteil erfordern. Hierfür ist die intravenöse Regionalanästhesie (IVRA) ein Standardverfahren. Alternativ wird auch die regionale 4-Punkt Leitungsanästhesie (NBA) neben anderen NBA Techniken empfohlen. Obwohl in Lehrbüchern IVRA und NBA zur lokalen Schmerzausschaltung an der distalen Gliedmaße des Rindes beschrieben werden, gibt es bislang keine veröffentlichten Untersuchungen zum Vergleich der Wirksamkeit dieser beiden Anästhesietechniken. Ziel dieser Studie war, die Wirksamkeit von IVRA und NBA an der distalen hinteren Gliedmaße von Rindern in einer experimentellen Studie mittels nozizeptiver Stimulationstechniken hinsichtlich der Desensibilisierung und des zeitlichen Verlaufs bis zum Wirkungseintritt zu untersuchen sowie die Stressreaktionen auf die Anästhesietechniken zu erfassen.

Zunächst wurden Hintergliedmaßen von Rindern seziert, um den Verlauf von für die Studie relevanten Nerven und Gefäßen zu bestimmen. Danach wurden acht nicht laktierende, nicht tragende Deutsch-Holstein Milchkühe in einem Crossover-Studiendesign verwendet, um die Wirksamkeit von NBA und IVRA zu vergleichen. Alle Kühe wurden mit einem Verweilkatheter in einer Jugularvene zur Blutentnahme (Glucose, Nicht-veresterte Fettsäuren, Laktat und Cortisol-Analyse) sowie einem Katheter in der mittleren Ohrarterie zur Blutdruckmessung versehen. Ferner wurden Herz-und Atemfrequenzen gemessen. Zur Durchführung der lokalen Anästhesie sowie zur Untersuchung der Desensibilisierung wurden die Kühe auf einem hydraulischen Kipptisch in linker Seitenlage abgelegt und fixiert. Die Desensibilisierung der distalen rechten Hintergliedmaße wurde mittels elektrischer, thermischer sowie mechanischer nozizeptiver Stimulation vor sowie 15 und 30 Minuten nach der lokalen Anästhesie untersucht. Die Messungen der Stressreaktionen erfolgten in

festgelegten Zeitabständen vor und nach Verbringen der Kühe in Seitenlage, vor und nach der Lokalanästhesie sowie vor und nach nozizeptiver Stimulation. In einer weiteren Studie wurde ebenfalls im cross-over Design der zeitliche Verlauf bis zur vollständigen Desensibilisierung der Gliedmaße nach IVRA und NBA an sechs nicht-laktierenden, nicht-tragenden Deutsch Holstein Milchkühen untersucht. In dieser Studie wurden elektrische und mechanische Stimuli zur Bestimmung der nozizeptiven Schwellenwerte in kurzen, zuvor festgelegten Zeitabständen vor und über 20 Minuten nach der Lokalanästhesie verwendet. Statistische Auswertungen wurden mit Hilfe von SAS durchgeführt und beinhalteten Varianzanalysen für wiederholte Messungen, nicht-parametrische Tests (Wilcoxon) sowie Fisher’s Exact Test für den Vergleich von Häufigkeiten.

Basierend auf den Beobachtungen während der Gliedmaßensektionen wurde die zuvor publizierte Technik der vier-Punkt NBA modifiziert. Die Anästhesie des N. fibularis superf. erfolgte nicht distal, sondern wenige Zentimeter proximal des tarsometatarsalen Gelenks. Beide Techniken der Lokalanästhesie führten zur vollständigen Desensibilisierung der distalen Gliedmaße. Allerdings trat nach Ergebnissen der elektrischen Stimulation die Desensibilisierung nach IVRA signifikant später als nach NBA ein. Bereits vor der Lokalanästhesie zeigten ein großer Teil der untersuchten Kühe keine erkennbare Reaktion auf die thermische und mechanische Stimulation, so dass diese beiden nozizeptiven Stimulationstechniken für den gewählten Untersuchungszweck unter den gewählten Untersuchungsbedingungen wenig geeignet erschienen. Vermutlich trug eine stressbedingte Analgesie (SIA), ausgelöst durch die herbeigeführte linksseitige Zwangslage auf einem Operationstisch, dazu bei, dass die mechanischen und thermischen Stimulationen von zahlreichen Kühen reaktionslos geduldet wurden. Die nozizeptiven Stimulationen lösten selbst keine deutlich erkennbaren cardio-respiratorischen oder hormonell-metabolischen Stressreaktionen aus. Auch das Anlegen und das Abnehmen eines Esmarchschlauchs am Metatarsus, der für IVRA erforderlich ist, induzierten keine spezifischen Stressreaktionen. Diese wurden jedoch möglicherweise auch durch eine stressinduzierte Analgesie maskiert.

Sowohl IVRA als auch die gewählte NBA Technik erscheinen für eine effektive Schmerzausschaltung für chirurgische Eingriffe an der distalen Hintergliedmaße bei Rindern geeignet, wenn die Zeit bis zum vollständigen Einsetzen der Wirkung eingehalten wird. Allerdings würde das schnellere Einsetzen der vollständigen Desensibilisierung nach NBA für diese Art der Schmerzausschaltung sprechen, wenn schmerzhafte Interventionen an den Hintergliedmaßen bei Milchkühen unter Zeitdruck erfolgen.

abstract (englisch)

Background and objectives: Lameness in dairy cows is mostly caused by claw lesions in pelvic limbs. Superficial lesions can be treated by therapeutic claw trimming while profound lesions require major surgeries. Both interventions require adequate pain management protocols which typically include local anaesthesia (LA). For desensitization of the distal limb in text books intravenous regional anaesthesia (IVRA) and four-point nerve block anaesthesia (NBA) are commonly recommended beside other NBA techniques. However, relevant published studies on efficacy of IVRA and NBA are missing yet. Application of a tourniquet, necessary for IVRA, leads to an increase in blood pressure in humans and equine probably caused by a tourniquet pain induced stress response. The aim of this study was to compare IVRA and NBA at the distal pelvic limb of cattle in terms of efficacy, time until desensitization and specific stress responses related to techniques of anaesthesia.

Materials and Methods: Dissections of bovine hind limbs were performed to identify localizations and courses of nerves and vessels of interest for this study. Thereafter, eight non-lactating, non-pregnant German Holstein cows were used in a cross-over study design to compare IVRA and chosen four-point NBA as techniques of LA at the distal limb. Desensitization was assessed by means of electrical, thermal and mechanical nociceptive stimulation techniques. All cows were equipped with indwelling jugular vein catheters for blood sampling (analysis: glucose, non-esterified fatty acids, lactate and cortisol) and ear artery catheters for arterial blood pressure measurement. Heart and respiratory rates were also recorded. For LA and nociceptive stimulations at the right pelvic limb cows were restrained in left lateral recumbency on a hydraulic surgery tipping table. Nociceptive stimulations were performed before, 15, and 35 minutes after LA. Stress responses were assessed in pre-determined intervals before and after restraining in lateral recumbency, before and after LA, and before and after nociceptive stimulations. In a subsequent second cross-over designed study time until desensitization of the distal limb after IVRA and NBA was evaluated in six non-lactating, non-pregnant German Holstein cows. Desensitization was tested

by electrical and mechanical nociceptive stimulations before and in pre-determined, short-term intervals over 20 minutes after LA. Results were statistically evaluated by means of analysis of variance for repeated measurements and consecutive T-Tests, Wilcoxon test and Fisher’s Exact test for testing group differences in frequencies.

Results: Based on observations during leg dissections the previously published technique of four-point NBA was modified. Anaesthesia of the superficial fibular nerve was performed instead of distally a few centimeters proximally to the tarso-metarsal joint. Both LA techniques induced complete desensitization of the distal limb in cattle. However, according to results of electrical stimulation complete desensitization occurred significantly faster after NBA compared to IVRA. Already before LA a majority of studied cows showed no response to mechanical and thermal nociceptive stimulation indicating that both stimulations techniques are not suitable to evaluate desensitization of the limb in the chosen study design. Lateral recumbency on a surgical tipping table induced significant cardio-respiratory and hormonal-metabolic stress responses. Likely stress induced analgesia (SIA) caused by restraining cows contributed to the observed tolerance to thermal and mechanical nociceptive stimulation. Nociceptive stimulations provoked no significant cardio-respiratory and hormonal-metabolic stress responses. In this study neither application nor removal of the tourniquet revealed clear effects on stress responses. However, stress responses may have been masked by SIA.

Conclusion: Both IVRA and the used technique of four-point NBA induced effective desensitization of the distal hind limb in cattle. However, the faster onset of NBA poses an advantage over IVRA, if distal hind limb surgeries are performed under time constraints.

keywords

IVRA, NBA, nociception, distal hind limb, dairy cow, IVRA, NBA, Nozizeption, Distale Hintergliedmaße, Milchkuh

kb

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