Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Verarbeitetes Elektroenzephalogramm (Narcotrend) als zusätzliches Monitoring de Anästhesietiefe bei Hunden unter Inhalationsanästhesie

Tünsmeyer, Julia

In veterinary medicine the complexity and duration of surgeries is increasing, especially in companion animals. With this comes a new requirement for increased monitoring of anesthesia. The exact evaluation of anesthetic depth can be especially difficult. The Narcotrend® (Monitor Technik, Bad Bramstedt) is a multivariate EEG monitor that was developed for human medicine and evaluates anesthetic depth by taking into account multiple EEG variables. Aside from the classical spectral parameters, such as power spectrum, spectral edge frequency and median edge frequency, the Narcotrend® uses algorithms which are based on a visual classification of the human sleep EEG and algorithms which were developed to recognize suppression lines. The monitor displays anesthetic depth by stages between A and F and a dimensionless index from 0 to 100. Stage A and index 100 are associated with the highest electrical brain activity and stage F and index 0 are associated with electrical silence. The aim of this prospective study was to evaluate the clinical use of the Narcotrend® for dogs anesthetized with Isoflurane and Sevoflurane. The Narcotrend® was analyzed to see if its calculation of anesthetic depth correlated with different concentrations of inhalant agents or with a clinical evaluation of anesthetic depth by common parameters, such as hemodynamic parameters (invasive blood pressure, heart rate), muscle tone and reflexes. Also investigated was if Sevoflurane, an inhalational anesthetic that wasn’t yet licensed for veterinary use in Germany at the time of the study, induces high plasma fluoride levels in dogs and the influence on renal function compared with Isoflurane. Fourty-eight dogs that received a surgical treatment at the Klinik für Kleintiere, Tierärztliche Hochschule Hannover, and were also ASA-classified as I or II were included in the study. For premedication all patients were administered Levomethadon (0,6 mg/kg i.v., maximum of 25 mg) and Diazepam (1 mg /kg i.v., maximum of 25 mg). Anesthesia was maintained with either Sevoflurane (group 1, n=24) or Isoflurane (group 2, n=24) in an oxygen/air mixture (high flow: 100 ml/kg/min). According to dosage groups 1 and 2 were divided in subgroups 1a and 2a (Sevoflurane or Isoflurane in a high dosage, maximum of 1,5 MAC, n=12) and in subgroups 1b and 2b (Sevoflurane or Isoflurane in an adequate dosage, maximum of 1,0 MAC, n=12). Patients were randomly assigned to the different groups. For additional analgesia Carprofen was preoperativly administered intravenously (4 mg/kg), and depending on the type of surgery, either an epidural or brachial plexus anesthesia was performed. Intraoperatively all patients received intermittent positive pressure ventilation. Vital parameters such as body temperature, oxygen saturation, end expiratory carbon dioxide partial pressure; arterial blood gases, heart rate and invasive arterial blood pressure were continously measured. In addition the inspiratory and end expiratory concentrations of the inhalational agents and the Narcotrend®-indices were measured. The Narcotrend®-indices and the hemodynamic parameters were statistically correlated with 8 different end expiratory concentrations of the inhalational anesthetics. Furthermore a subjective classification of anesthtic depth (as adequate, too deep or too light) by common clinical parameters (hemodynamics, muscletone and reflexes) was compared with the Narcotrend®-indices. In order to evaluate analgesia, a deep pain stimulus was performed every 30 minutes and hemodynamic and EEG reactions were evaluated. Additionally plasma cortisol levels were measured every 30 minutes and compared with preoperative levels. Vital parameters were within reference values in all groups and could therefore, be neglected as a potential influence on the EEG. The Narcotrend®-indices correlated with the end expiratory concentrations of both inhalational anesthetics (p<0,0001), as did the blood pressure (p<0,0001). In contrast to the blood pressure, which showed a linear decrease with increasing concentrations of the inhalational agents, the distribution of the Narcotrend®-indices did not show the same trend. Over a broad range of inhalational concentrations (0.5 - 2,5 Vol % end expiratory for Sevoflurane and 0.25 – 1.5 Vol % end expiratory for Isoflurane) the Narcotrend® calculated a plane of surgical tolerance (Narcotrend® stage D), whereas in higher concentrations stage F, which is reflecting a too deep anesthetic plane (suppression stage), was calculated. While the arterial blood pressure showed a correlation in both groups, the heart rate showed a minimal correlation with the end expiratory concentration in the Isoflurane group (p=0,03), and in the Sevoflurane group no significant correlation was shown. Furthermore, there was no correlation shown between the heart rate and the Narcotrend®-indices in both groups, whereas the arterial blood pressure revealed a significant correlation with the EEG-indices under Sevoflurane (p< 0,01) and Isoflurane (p=0,014) anesthesia. The comparison of the Narcotrend®-indices to the subjective clinical evaluation of anesthetic depth revealed similar results to the distribution of the indices to the 8 different concentrations. The Narcotrend®-index was significantly different between the clinical evaluations “adequate” and “too deep” plane of anesthesia (p< 0,0038) as well as between “too deep” and “too light” (p< 0,038)), whereas the index did not differ between a plane of anesthesia that was classified as “adequate” and one that was evaluated as being “too light”. The evaluation of the Narcotrend®’s ability to detect pain recognition could not be completely determined. However, neither EEG nor hemodynamic parameters showed a reaction to the deep pain stimulus, which may have been due to use of sufficient analgesia. Concentrations of plasma fluoride were significantly higher in the Sevoflurane group than in the Isoflurane group (intraoperatively p< 0,0001, 72 hours postoperatively p= 0,039). Nevertheless, in both groups neither a significant postoperative increase in urea or creatinine could be seen, nor did these parameters exceed the reference limits. Therefore, in this study Sevoflurane was as well-tolerated as isoflurane in dogs concerning potential renal side effects. In this study the Narcotrend®-monitor was reliable in detecting the planes of deep anesthesia and in differentiating these from an adequate anesthetic depth. Therefore, it is a useful additional monitoring tool. However, because the Narcotrend® could not differentiate between anesthetic planes which were too light and adequate, evaluation of common clinical parameters is necessary in addition to the Narcotrend® monitor.

In der Veterinärmedizin nimmt besonders bei Individualtieren die Häufigkeit komplizierter und zum Teil auch langwieriger Operationen immer mehr zu. Daraus resultiert, dass auch an die Anästhesie solcher Patienten immer höhere Ansprüche gestellt werden. Besonders die exakte Einschätzung der Anästhesietiefe gestaltet sich häufig noch schwierig. Der für den Menschen entwickelte multivariate EEG-Monitor Narcotrend® der Firma Monitor Technik Bad Bramstedt berechnet die Anästhesietiefe anhand mehrerer EEG-Variablen gleichzeitig. Hierzu zählen neben den herkömmlichen Spektralparametern (Powerspektrum, Spektrale und Mediane Eckfrequenz) auch auf visueller Klassifikation des humanen Schlaf-EEGs basierende Algorithmen, sowie spezielle Algorithmen zur Erkennung von Supressionsmustern. Die Angabe der Anästhesietiefe durch den Monitor erfolgt in Form eines Stadiums zwischen A und F und eines Indexes zwischen 0 und 100, wobei ein Stadium von A und ein Index von 100 für stärkste HirnstroMACtivität respektive Wachheit stehen, während das Stadium F mit einem Index von 0 absolute Isoelektrizität reflektiert. Ziel dieser prospektiven klinischen Studie war es, die Wertigkeit des Narcotrend®-Monitors für die klinische Anwendung bei Hunden unter Inhalationsanästhesie mit Iso- und Sevofluran zu überprüfen: Sind die durch unterschiedliche Inhalationsanästhetikakonzentrationen angesteuerten verschiedenen Anästhesiestadien sicher und präzise detektierbar? Und können die herkömmlich zur Anästhesietiefebestimmung eingesetzten klinischen Parameter, wie Hämodynamik (Herzfrequenz und invasiver arterieller Blutdruck), Reflexantwort und Muskeltonus, die mittels EEG-Analyse ermittelten Anästhesiestadien bestätigen? Ein weiterer Aspekt der Studie war, inwieweit es unter Verwendung des zum Zeitpunkt der Untersuchung noch nicht für die Tiermedizin zugelassenen Sevoflurans zu deutlichen Ansteigen der Plasmafluoridkonzentration kommt, und ob dies für den Hund Auswirkungen auf die Nierenverträglichkeit im Vergleich zum Isofluran hat. Hierfür wurden 48 Hunde mit Zuordnung zu den ASA-Stufen I und II ausgewählt, die in der Klinik für Kleintiere der Tierärztlichen Hochschule Hannover operiert wurden, und ihre Anästhesie mit dem Narcotrend®-Monitor überwacht. Alle Tiere erhielten als Prämedikation Levomethadon (0,6 mg/kg KGW i.v., max. 25 mg/Hund) und Diazepam (1 mg/ kg KGW i.v., max. 25 mg/Hund). Die Anästhesie wurde entweder mit Sevofluran (Gruppe 1, n=24) oder Isofluran (Gruppe 2, n=24) in einem Luft-Sauerstoffgemisch im High-Flow-Modus (100 ml/kg/min) aufrechterhalten. Innerhalb der jeweiligen Inhalationsanästhetikagruppen 1 und 2 erfolgte je nach Dosierungsschema eine weitere Unterteilung in die Untergruppen 1a bzw. 2a (Sevofluran bzw. Isofluran in hoher Dosierung, ca. 1,5 MAC) und 1b bzw. 2b (Sevofluran bzw. Isofluran in adäquater Dosierung, ca. 1 MAC). Die Patienten wurden randomisiert einer der 4 Gruppen zugeordnet. Als zusätzliches Analgetikum wurde bei Einleitung Carprofen (4 mg/kg KGW i.v.) verabreicht, außerdem wurde je nach Operationslokalisation eine Plexus brachialis- oder Epiduralanästhesie durchgeführt. Intraoperativ erfolgte bei allen Patienten eine intermittierende positive Druckbeatmung (IPPV). Die Vitalparameter Körperinnentemperatur, Sauerstoffsättigung, endexspiratorischer CO2-Partialdruck, arterielle Blutgase, Herzfrequenz und invasiver arterieller Blutdruck wurden kontinuierlich bestimmt, ebenso wie die in- und endexspiratorischen Inhalationsanästhetikakonzentrationen und die Narcotrend®-Indices. Die Narcotrend®-Indices wurden zum einen - ebenso wie die hämodynamischen Parameter arterieller Blutdruck und Herzfrequenz - mit jeweils 8 verschiedenen endexspiratorischen Konzentrationsstufen der Inhalationsanästhetika korreliert und zum anderen einer subjektiven Einschätzung der Narkosetiefe (als zu flach, adäquat oder zu tief) anhand der klinischen Parameter (Reflexantwort, Blutdruck und Muskelrelaxationsgrad) durch den Anästhesisten gegenübergestellt. Zur Überprüfung der analgetischen Komponente wurde alle 30 Minuten eine somatische Stimulation am Krallenbett der Patienten vorgenommen und die Reaktionen der hämodynamischen und EEG-Parameter überprüft. Zusätzlich wurden alle 30 Minuten die PlasMACortisolkonzentrationen bestimmt und mit dem Ausgangswert prä OP verglichen. Die Vitalparameter lagen in allen Gruppen während der gesamten Messungen im Referenzbereich und können daher als eventuelle Einflußfaktoren auf das EEG vernachlässigt werden. Der Narcotrend®-Index korrelierte ebenso wie der arterielle Blutdruck signifikant (p < 0,001) mit der endexspiratorischen Konzentration beider Inhalationsanästhetika. Jedoch zeigte die Verteilung der EEG-Indices zu den verschiedenen Konzentrationsstufen im Gegensatz zu der des arteriellen Blutdrucks keinen linearen Abfall mit zunehmender Konzentration. Über eine große Spannweite an Konzentrationen (von 0,5 bis 2,5 Vol % endexspiratorisch für Sevofluran und 0,25 bis 1,5 Vol % endexspiratorisch für Isofluran) ermittelte der Narcotrend®-Monitor das Stadium D (Toleranzstadium), erst bei höheren Konzentrationen erfolgte ein meist übergangsloser Sprung in das tiefe Stadium F0 (Supressionsstadium). Im Gegensatz zum Blutdruck konnte für die Herzfrequenz nur in der Isoflurangruppe eine schwache Korrelation mit der endexspiratorischen Konzentration nachgewiesen werden (p= 0,03), in der Sevoflurangruppe korrelierten diese beiden Parameter nicht miteinander. Ebenso korrelierte die Herzfrequenz in beiden Gruppen nicht mit dem EEG-Index, dagegen korrelierte der Blutdruck sowohl unter Sevoflurananästhesie (p< 0,01) als auch unter Isofluran (p= 0,014) mit dem Narcotrend®-Index. Dem Verteilungsmuster zu den einzelnen Konzentrationsstufen entsprach auch das Ergebnis der Gegenüberstellung von Narcotrend®-Index und klinischer Einschätzung der Anästhesietiefe: Der Narcotrend®-Index unterschied sich unter beiden Inhalationsanästhetika signifikant zwischen der klinischen Einschätzung durch den Anästhesisten „adäquate“ und „zu tiefe Anästhesie“ (p< 0,0038) und zwischen „zu flache“ und „zu tiefe“ Anästhesie (p< 0,038). Zwischen den Bewertungen „adäquate“ und „zu flache“ Anästhesie gab es dagegen keine Unterscheidung durch den Index. Die Frage, ob der Narcotrend®-Monitor beim Hund neben dem Hypnosegrad auch Schmerzwahrnehmungen detektieren kann, konnte in der vorliegenden Studie nicht abschließend beantwortet werden, da weder die EEG-Parameter noch die Hämodynamik eine Reaktion auf den standardisierten Schmerzstimulus hin zeigten, die einen Hinweis auf intraoperative Schmerzempfindung ergäben hätte. Die Plasmafluoridkonzentrationen lagen bei Tieren unter Sevoflurananästhesie zwar deutlich höher als unter Isoflurananästhesie (intraoperativ p< 0,0001, 72 h post OP p= 0,039). Es kam jedoch in beiden Gruppen zu keinem Anstieg der Nierenwerte Harnstoff und Kreatinin über die Referenzwerte hinaus. Somit konnte für Sevofluran beim Hund eine ebenso gute Nierenverträglichkeit nachgewiesen werden wie für Isofluran. Der Narcotrend®-Monitor erwies sich in vorliegender Studie als zuverlässig in der Erkennung zu tiefer Anästhesiestadien und damit als wertvolles zusätzliches Monitoring. Auf eine Beurteilung der Anästhesietiefe anhand der herkömmlichen, klinischen Parameter kann jedoch zur Erkennung zu flacher Anästhesiestadien weiterhin nicht verzichtet werden.  

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Tünsmeyer, Julia: Verarbeitetes Elektroenzephalogramm (Narcotrend) als zusätzliches Monitoring de Anästhesietiefe bei Hunden unter Inhalationsanästhesie. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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