Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Evaluation der Elektroenzephalographie und der Herzratenvariabilität als Narkosetiefenmonitoring beim Hund während total intravenöser Anästhesie mit Propofol allein sowie in Kombination mit Dexmedetomidin oder Remifentanil

Bergfeld, Carina

The aim of this study was to evaluate the processed electroencephalogram (EEG), which depicts the state of activity of the cortex, and heart rate variability (HRV), which reflects the activity of the autonomic nervous system, as tools to objectively determine anaesthetic depth and nociception during propofol-based total intravenous anaesthetic (TIVA) protocols in dogs. The study was carried out as a randomized experimental trial. Seven healthy, adult beagle dogs were included. With at least one week wash out-intervals each dog went through all three anaesthetic protocols, which were propofol alone (group P) and combined with dexmedetomidine (3 µg/kg/h, group PD) or remifentanil (18 µg/kg/h, group PR). Propofol was applicated by target controlled infusion (TCI) using a dog-specific 3-compartiment-model. Three narcotic levels (light, medium, deep) were defined by target concentrations for propofol in the blood (an average of 7, 9 and 11 µg/ml respectively combined with dexmedetomidine or remifentanil an average of 3, 5 and 7 µg/ml). During each narcotic level a standardized supramaximal nociceptive electric stimulus (50 Hz, 50 V, 10 ms) was set. The EEG war derived continuously (Naroctrend®-Compact-Monitor, Version 5.0) and analyzed (NaroWin Version 1.0) after completion of the experiment regarding the parameters narcotrend index (NI), frequency bands (δ, θ, α, ß), their ratios (θ/δ, α/δ, ß/δ), 95 % spectral edge frequency (SEF95) and median frequency (MF). After importing the RR-intervals obtained from the telemetric derived electrocardiogram (Televet® 100) into an analysis software (Kubios HRV) the statistical offline-evaluation included the frequency domain HRV-parameters low frequency (LF) and high frequency (HF) and the time domain HRV-parameters RR-intervals, standard deviation of all RR-intervals (SDNN) and the square root of the mean of the sum of the squares of differences between consecutive RR-intervals (RMSSD). For determination of the propofol levels in blood serial samples of 1 ml venous blood from each dog were drawn into heparin blood tubes at each anaesthetic protocol and level. Propofol concentration was determined via high performance liquid chromatography. Statistical analysis included Wilcoxon signed rank tests, Spearman’s rank correlation and the paired t-test. Significance was set at p < 0.05. None of the EEG-parameters, including the NI, was able to discriminate between the different anaesthetic levels. The nociceptive stimulation did not produce significant differences in EEG-parameters in group P and in group PD there were such differences only during the deep anaesthetic level (random significance). Only in group PR α and α/δ decreased during light anaesthesia while δ increased. Regarding HRV-parameters only the non-calculated RR-intervals were able to distinguish between different narcotic levels within one anaesthetic protocol respectively were able to notify nociception. The higher the propofol-target concentrations were chosen, the more they were underestimated by the TCI-system and the more they diverged from the real propofol-concentrations in blood. Summarized none of the evaluated EEG-parameters, including the NI, was able to distinguish in all three groups between the anaesthetic levels chosen in this study or worked as a marker for nociception. With respect to the HRV-parameters only the RR-intervals could upon further investigation be a useful addition to the anaesthetic monitoring in dogs for routine clinical use. The reason for the differences between propofol-target concentrations and propofol concentrations in blood must be searched in the pharmacokinetic TCI-model for propofol in dogs, which still needs to be optimized before it can be used for routine clinical use.

Ziel der vorliegenden Studie war es, das verarbeitete Elektroenzephalogramm (EEG), welches den Aktivitätszustand des Kortex abbildet, und die Herzratenvariabilität (HRV), die den Zustand des Autonomen Nervensystems widerspiegelt, als Parameter für die Narkosetiefe und als Indikator für Nozizeption während verschiedener Propofol-basierter total intravenöser Anästhesie (TIVA) Protokolle beim Hund zu evaluieren. An dem randomisierten, experimentellen Versuch nahmen sieben adulte, gesunde Beagle teil, von denen jeder mit mindestens einwöchigen Wash-out-Perioden drei Anästhesieprotokolle durchlief, Propofol allein (Gruppe P) sowie in Kombination mit Dexmedetomidin (3 µg/kg/h, Gruppe PD) oder Remifentanil (18 µg/kg/h, Gruppe PR). Propofol wurde als Target Controlled Infusion auf der Grundlage eines hundespezifischen 3-Kompartimentmodells verabreicht. Drei Narkosestufen (flach, mittel, tief) wurden über Propofolzielkonzentrationen im Blut definiert (durchschnittlich 7, 9 und 11 µg/ml beziehungsweise in Kombination mit Dexmedetomidin oder Remifentanil durchschnittlich 3, 5 und 7 µg/ml). Während jeder Narkosestufe wurde ein standardisierter nozizeptiver Reiz in Form supramaximaler elektrischer Stimulation (50 Hz, 50 V, 10 ms) gesetzt. Das EEG wurde kontinuierlich aufgezeichnet (Narcotrend®-Compact-Monitor, Version 5.0) und nach Beendigung des Versuchs hinsichtlich des Narcotrend-Index (NI), der Frequenzbänder (δ, θ, α, ß), ihrer Verhältnisse zueinander (θ/δ, α/δ, ß/δ) sowie der 95 % Spektralen Eckfrequenz (SEF95) und der Medianfrequenz (MF) analysiert (NaroWin Version 1.0). Nach Import der aus dem  telemetrisch abgeleiteten Elektrokardiogramm (Televet®100) ermittelten RR-Intervalle in ein Analyseprogramm (KubiosHRV) wurden in der statistischen Offline-Auswertung neben den frequenzabhängigen HRV-Parametern Low Frequency (LF) und High Frequency (HF) die zeitabhängigen HRV-Parameter RR-Intervalle, ihre Standardabweichung (SDNN) und die Quadratwurzel des Mittelwertes der Summe der quadrierten Differenzen zwischen aufeinander folgenden RR-Intervallen (RMSSD) berechnet. Zur Bestimmung der Propofolspiegel im Blut wurde den Hunden während jeder Narkosestufe je 1 ml venöses Blut abgenommen und in den hieraus gewonnenen Heparinplasmaproben mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie die Propofolkonzentration ermittelt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Wilcoxon-Rangsummentests, der Rangkorrelation nach Spearman sowie dem gepaarten t-Test. Ein p < 0,05 wurde als signifikant angesehen. Keiner der EEG-Parameter, inklusive dem NI, konnte in allen drei Gruppen zwischen den verschiedenen Narkosestufen unterscheiden. Die nozizeptive Stimulation rief in der Gruppe P keine signifikanten EEG-Veränderungen hervor und in der Gruppe PD gab es solche Veränderungen nur während der tiefen Narkosestufe (Zufallssignifikanz). Nur in der Gruppe PR nahmen während der flachen Narkose α und α/δ infolge des nozizeptiven Stimulus ab, während δ zunahm. Von den untersuchten HRV-Parametern waren nur die unverrechneten RR-Intervalle in der Lage, zwischen verschiedenen Narkosetiefen innerhalb eines Anästhesieprotokolls zu unterscheiden beziehungsweise Nozizeption anzuzeigen. Je höher die Propofolzielkonzentration gewählt wurde, desto stärker wurde sie vom TCI-System unterschätzt und wich von der tatsächlichen Propofolkonzentration im Blut ab. Zusammenfassend war keiner der untersuchten EEG-Parameter, inklusive dem NI, in der Lage, in allen 3 Gruppen zwischen den verschiedenen hier gewählten Narkosestufen zu unterscheiden oder Nozizeption anzuzeigen. Im Hinblick auf die HRV könnten sich einzig die RR-Intervalle bei weiterer Untersuchung als sinnvolle Ergänzung des Narkosemonitorings beim Hund für die klinische Praxis erweisen. Die Ursache der Abweichungen zwischen Propofolzielkonzentrationen und Propofolspiegeln im Blut muss im pharmakokinetischen TCI-Modell für den Hund gesucht werden, welches für eine Anwendung im klinischen Alltag noch optimiert werden muss.

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Bergfeld, Carina: Evaluation der Elektroenzephalographie und der Herzratenvariabilität als Narkosetiefenmonitoring beim Hund während total intravenöser Anästhesie mit Propofol allein sowie in Kombination mit Dexmedetomidin oder Remifentanil. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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