Vergleich der Effekte von Sevofluran auf den Hoffmann-Reflex und die EEG- Parameter spektrale Eckfrequenz und Bispektralindex

Abstract

Für die Messung der Narkosetiefe ist in der Vergangenheit hauptsächlich das Elektroenzephalogramm (EEG) untersucht worden. Dieses lässt aber nach heutiger Studienlage keine sichere Aussage zur Unterdrückung von Bewegungen auf operative Schmerzstimuli zu. Es ist an experimentellen Tierstudien gezeigte worden, dass die Ausschaltung einer Bewegung auf Schmerzen durch Anästhetika am ehesten auf der spinalen Ebene zu erwarten ist. Somit ist eine alleinige Messung kortikaler EEG-Parameter unzureichend in Bezug auf eine entsprechende Anästhesietiefe. Der spinale H-Reflex ist ein elektrisch auslösbarer, monosynaptischer Reflex, dessen Reflexantwort anhand eines Muskelaktionssummenpotentiales gemessen werden kann. Er wurde bereits zur Überwachung der Unterdrückung von Bewegungen während der Narkose vorgeschlagen. Ziel dieser Pilotstudie ist es gewesen, die Frage zu beantworten, ob sich die konzentrationsabhängigen Wirkungen von Anästhetika im Rückenmark von denen der zerebralen Effekte unterscheiden, und ob ein kontinuierliches Monitoring des H-Reflexes möglich ist. Um diese Frage zu beantworten, ist eine Konzentrations-Wirkungs-Beziehung von Sevofuran auf die Amplitude des Hoffmann-Reflexes erstellt worden, und mit den anästhetikainduzierten Veränderungen des kortikalen EEG in Form von SEF95 und dem BIS®. verglichen worden. Nach der Einleitung per inhalationem mit Sevofluran ist die Anästhesie über eine Larynxmaske aufrechterhalten worden. Die endexspiratorischen Konzentrationen sind dabei kontinuierlich geändert worden, um eine Hystereseschleife zwischen endexspiratorischer Konzentration und Unterdrückung der H-Reflex-Amplitude zu erhalten. Zur Ermittlung der Konzentrations-Wirkungs-Kurve dient ein pharmakokinetisch-pharmadynamisches Modell, welches auf einem sigmoidalen Emax-Modell beruht. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sich in Abhängigkeit von der ansteigenden Konzentration von Sevofluran die H-Reflexamplitude reduziert. Von besonderem Interesse sind die Unterschiede der Halbwertszeit für die Äquilibrierungszeit (t1/2ke0), die darauf hindeuten, dass die Sevofluraneffekte auf den H-Reflex und das EEG in den unterschiedlichen Kompartimenten stattfinden. Klinisch impliziert eine größere t1/2ke0, dass nach einem schnellen Ansteigen der Sevoflurankonzentration noch lange eine hohe Wahrscheinlichkeit auf eine Bewegungsreaktion besteht, obwohl die EEG-Parameter SEF95 und BIS® eine tiefere Anästhesie anzeigen. Dieses wird als einer der Gründe angesehen, dass es bei einer Steuerung der Narkose nur mit EEG-Parametern zu fälschlichen Aussagen in Bezug auf die chirurgische Immobilität kommen kann. Folgestudien dieser Arbeit sind notwendig, um weitere Erkenntnisse über die Bewegungsreaktionen auf schmerzhafte Stimuli zu erlangen. Diese könnten weitere Hinweise zur Erlangung einer Optimierung der Narkosesteuerung liefern.

Comparison of the Concentration-Dependent Effect of Sevoflurane on the Spinal H-Reflex and the EEG in Humans Introduction: Until now no electrophysiological parameter has been found which reliably predicts a patient´s response to a painful stimulus. Recent studies have shown that such a response is mediated on a spinal level . Therefore, spinal parameters should be better candidates for monitoring responsiveness to painful stimuli than cerebral ones like the EEG. The H-reflex, a predominantly monosynaptic spinal reflex , represents such a parameter. Existing data have shown a correlation of H-reflex amplitude with the probability of a response to painful stimuli during isoflurane anesthesia , however, no comparison with parameters of the EEG has been performed. With this study, we wanted to compare the concentration-dependence of sevoflurane effects on H-reflex and the EEG. Methods: Following institutional review board approval and informed consent, 11 patients undergoing elective surgery were enrolled. Anesthesia was induced with sevoflurane using a tight-fitting face mask and continued with sevoflurane via a laryngeal mask airway until the end of the study period. After increasing end-tidal sevoflurane concentration to 3-4 vol%, the concentration was lowered to 1-1.5% until the spectral edge frequency (95% of spectral power, SEF95) increased above 14 Hz. H-reflex was recorded every 5 seconds in the M. soleus after stimulation of the tibial nerve. The EEG was recorded via a bifrontal montage. Pharmacodynamic modelling was performed using a custom-designed EXCEL-spreadsheet. Data for which Gaussian distribution can be assumed are reported as mean (±SD) and tested with paired t-tests, other data are tested with Wilcoxon test and reported as median (25%-75%quantile). Results: The concentration-dependence of H-reflex amplitude reduction by sevoflurane can be well described by a sigmoidal Emax-model, median r2-value was 0.94 (0.90-0.95). Mean H-reflex amplitude before induction was 5.4±2.0 V, mean Emax was calculated as 5.1±2.0 V. Effect compartment half-life (t1/2Ke0) for H-reflex amplitude was with 5.8 (±2.3) minutes significantly greater than that for either the BIS value (3.4±1.9 min) or the SEF95 (2.8±1.8 min) of the EEG. The C50 for H-reflex amplitude reduction was 0.9 (±0.5) vol%, significantly lower than the C50 for SEF95 (1.6±0.6 vol%). The median Hill coefficient for H-reflex amplitude reduction was 3.0 (2.5-3.5), significantly larger than for SEF95 with 1.6 (1.0-2.4). Conclusions: This study showed that the concentration-response relationship for H-reflex amplitude reduction by sevoflurane is significantly different from those of the EEG parameters. Of particular interest is the difference in t1/2Ke0, indicating that sevoflurane effects on the H-reflex and the EEG are indeed due to distinct interactions in separate compartments.