Akusztikus kiváltott válasz. Egyszerű útmutató

Átírás

1 Akusztikus kiváltott válasz Egyszerű útmutató (alkalmazás általános anesztéziában) Christine Thornton PhD

2 Az A line monitor alkalmas a tudati állapot nem invazív követésére általános anesztézia alatt. Az AEP (akusztikus kiváltott válasz) az agy válasza a hallóidegek akusztikus ingerlésére. Az A line jellemzője az AEP gyors (2-6 sec) feldolgozása. A készülék ezen alapulva határozza meg az A-line ARX indexet (AAI), melyet a tudati állapot szintjének becslésére használnak. Az A-line az első, kereskedelmi forgalomban kapható monitor, mely egy speciális neurofiziológiai paramétert (jelzőt) használ arra, hogy kövesse a tudati állapotot általános anesztézia alatt. Az A-line AEP módszer lényege az, hogy részletes mérések alapján (autoregresszív modellezés külső bemenetellel, ARX) gyors feldolgozást végez, 15-szöri ismételt (klikk) stimulusra. Maximum 6 másodperc alatt adja meg a végső eredményt, ami biztosítja a műtermékek kioltását is. Az AEP módszer intravénás vagy inhalációs anesztézia alatti amplitúdó csúcsértékek csökkenésén, valamint a látenciaidő növekedésén alapul. Az AEP morfológiai változása leképződik egy index számban, mely az A-line ARX Index (AAI). Több mint 300 betegen és állaton végeztek kísérletet ezen kutatás kiértékelésére. A tanulmányok során az aneszteziológusok isofluranet, desflurane-t, sevoflurane-t, thiopentone-t, propofol-t, fentanylt, alfentanylt és remifentanylt használtak. Az eredményeket több nemzetközi konferencián bemutatták, valamint szaklapokban publikálták. A klinikai kísérletek egyértelműen bebizonyították, hogy az AAI világosan kimutatja a beteg ébrenléti illetve alvó állapotát. Azon tulajdonsága alapján, hogy képes a feldolgozandó jelek közti késést lecsökkenteni, gyorsan nyújt releváns információt az aneszteziológusoknak. Az A-Line Monitor kivételes pontossággal méri a beteg tudati állapotát azáltal, hogy csökkenti az átfedést az ébrenléti illetve alvó AAI értékek közt. A fordítás Christine Thornton PhD: Auditory Evoked Response, A Simple Guide, (its use in general anaesthesia) ( Dr Christine Thornton MSc PhD, az ALARIS Medical Systems-nek engedélyezve) c. munkája alapján, az ALARIS Medical Systems engedélyével, az ANAMED Kft. megbízásából készült ANAMED Kft. Minden jog fenntartva. A kiadvány nem sokszorosítható részben vagy egészben, illetve nem tárolható adatbázisban vagy adattároló eszközön, csak az Anamed Kft. előzetes írásos engedélyével. Magyarországi forgalmazó és szerviz: ANAMED Kft. Budapest, 1144 Kőszeg utca 29. Tel.: (06 1) Fax: (06 1) posta@anamed.hu WEB: ANAMED Kft június 2

3 Tartalomjegyzék 1 Bevezetés MI A KIVÁLTOTT VÁLASZ? Az elektroencephalogram (EEG) HONNAN SZÁRMAZIK AZ EEG? AZ EEG RÖGZÍTÉSE AZ EEG HASZNÁLATA Az akusztikus kiváltott válasz AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ HULLÁMFORMÁJA AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ EREDETE AGYTÖRZSI VÁLASZ KÖZÉP LÁTENCIÁJÚ (KORAI KÉRGI) VÁLASZ KÉSŐI KÉRGI VÁLASZ AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ RÖGZÍTÉSE AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ KIEMELÉSE AZ EEG-BŐL MENNYI KLIKK SZÜKSÉGES? AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ HASZNÁLATA Az ébrenlét és az alvás mélység monitorozásának a szükségessége AZ ANESZTÉZIA ALATTI ÉBRENLÉT PROBLÉMÁJA IZOMRELAXÁNSOK A KLINIKAI ANESZTEZIOLÓGIAI GYAKORLATBAN AZ ÁLTALÁNOS ANESZTÉZIA MEGFELELŐSÉGÉNEK MONITOROZÁSA AZ ANESZTÉZIA MÉLYSÉGÉNEK MONITOROZÁSÁVAL SZEMBENI ELVÁRÁSOK Az EEG, mint jelölt az anesztézia mélységének a monitorozására FOKOZATOS VÁLTOZÁS AZ ANESZTETIKUM KONCENTRÁCIÓJÁVAL HASONLÓ VÁLTOZÁSOK KÜLÖNBÖZŐ ÁLTALÁNOS ANESZTETIKUMOKKAL FORDÍTOTT IRÁNYÚ FOKOZATOS VÁLTOZÁS AZ ÁRTALMAS INGEREKRE VÁLTOZÁSOK, AMELYEK JELZIK AZ ÉBRENLÉTET Az EEG használatának a hátrányai és a lehetséges megoldások Az akusztikus kiváltott válasz, mint az anesztézia mélység monitorozásának jelöltje FOLYAMATOS VÁLTOZÁS AZ ANESZTETIKUM KONCENTRÁCIÓJÁVAL HASONLÓ VÁLTOZÁSOK KÜLÖNBÖZŐ ÁLTALÁNOS ANESZTETIKUMOKKAL A) FOLYAMATOS FORDÍTOTT VÁLTOZÁSOK AZ ÁRTALMAS INGEREKRE B) ÁRTALMAS INGEREK MÓDOSÍTÁSA OPIOIDOKKAL AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ ÉS AZ ANESZTÉZIA ALATTI ÉBRENLÉT ANAMED Kft június 3

4 8 Az akusztikus kiváltott válasz használatának hátrányai és ezek megoldásának kísérletei Az akusztikus kiváltott válasz szerepe az anesztézia monitorozásában MIT MÉR AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ? ELEKTROMYOGRAM (EMG) MINT AZ AKUSZTIKUS KIVÁLTOTT VÁLASZ JELÉNEK SZENNYEZŐJE A SEBÉSZI BEMETSZÉSRE BEKÖVETKEZŐ MOZGÁS ELŐREJELZÉSE Az akusztikus kiváltott válasz jó jelölt az anesztézia mélységének a monitorozására Egy mintapélda Irodalomjegyzék...24 ANAMED Kft június 4

5 1 Bevezetés 1.1 Mi a kiváltott válasz? A kiváltott válasz egy ingerre adott válaszreakció. Ebben az összefüggésben egy akaratlan fiziológiai válasz egy hangingerre. Nézzünk néhány példát: Az alábbi kép (1. ábra) bemutatja az elektrokardiogramban létrejövő választ, amit egy léggömb szétrobbanásának a hangja vált ki. A fiú szívfrekvenciája emelkedik, amikor meghallja a hangos zajt. 1. ábra Szervezetének sok egyéb funkciója szintén változik válaszként a hangos zajra. Vérnyomása valószínűleg megemelkedik és változnak az agyhullámai is. Az agyhullámok változása az, ami bennünket a legjobban érdekel. Az agy hullámai rögzíthetők nem invazív módon a fejbőrre ragasztott elektródákkal. A felvételt, amit elektroencephalogramnak, röviden EEG-nek neveznek, ki lehet nyomtatni papíron vagy meg lehet jeleníteni képernyőn. Alább (2. ábra) egy emberi EEG-felvétel mutatja a hangos zajra adott választ. A felvétel felénél található egy növekedés a hullámok méretében (amplitúdójában) és sűrűségében (frekvenciájában). Ezt, az EEG-ben a hang hatására létrejövő változást tudjuk használni annak monitorozására, hogy milyen mélyen van altatva a beteg a sebészi beavatkozás alatt. Agyhullámok (EEG) Hangra adott válasz 2. ábra ANAMED Kft június 5

6 Néhány, a jelben lévő változás oka az, hogy a beteg mozgott, és az elektróda az izom mozgását vette fel a fejbőrről. Azonban van még egy jelösszetevő, ami az idegsejtek aktivitásának tulajdonítható. Ez az akusztikus kiváltott válasz az EEG-ben. A hang nem szükséges, hogy hangos legyen ahhoz, hogy létrehozza a kiváltott választ az EEG-n. A fejhallgató által a műtőasztalon fekvő beteghez juttatott kattanások elegendők és nem zavarják a műtői munkát sem. A következő rész elmagyarázza az EEG és az akusztikus kiváltott válasz néhány aspektusát oly módon, hogy érthető legyen az anesztézia mélységének a monitorozására való képességük. ANAMED Kft június 6

7 2 Az elektroencephalogram (EEG) 2.1 Honnan származik az EEG? Az EEG-jelek sok különböző idegsejtből származnak az agy egészéből. Ezek a pozitív vagy negatív elektromos jelek az agy szövetén át vezetődnek, és összegződnek vagy kioltják egymást. Az eredmény ezen egyesített egyedi jelekből létrejött elektromos hullám. Habár ezek pontos eredete az agyban általában nem ismert, az aktivitás bizonyos körülmények közötti kitörése korrelálhat bizonyos agyi lokalizációval. 2.2 Az EEG rögzítése Két elektróda szükséges az EEG rögzítéséhez (nem számítva a földelés elektródát, amely inkább elektromos mint fiziológiai vonatkozású). Az aktív elektródából származó elektromos potenciál összehasonlításra kerül a referencia elektródából származóval. Ezt bipoláris felvételnek hívják, és ez vonatkozik a kiváltott válasz mérésének a módszerére is. Ha EEG-vizsgálatot végzünk a kiváltott akusztikus válasz regisztrálása végett, az aktív elektródát úgy kell elhelyezni, hogy érzékelni tudja a hallópályától érkező jelet. A referencia elektródát a lehető legkisebb jelet szolgáltató helyre tegyük. A két elektróda közötti elektromos potenciál-különbséget a készülék felerősíti és ábrázolja az idő függvényében. Az EEG apró (mikrovoltos) jelét könnyen elfedi egyéb idegen aktivitás, ezért speciális elektróda (rendszerint ezüst/ezüst klorid) és a bőr gondos előkészítése szükséges. A felvétel folyamata nagyon hasonló a némileg nagyobb EKG-jelének a rögzítéséhez, kivéve azt, hogy ott ismerjük a szív azon specifikus részeit, ahonnan az EKG származik, míg az EEG származása nem világos. 2.3 Az EEG használata Az EEG néhány nagyon hasznos információról gondoskodott az évek folyamán. Az elektródák leleményes felhelyezése lehetővé tette az olyan agyműködési zavarnak a lokalizációját, mint például az epilepszia. Érdekes módon, vannak hasonlóságok az EEG változásaiban, amelyek megjelennek a természetes alvás alatt és az általános anesztézia során. Ezek az EEG-változások szolgáltattak információt magáról a természetes alvásról és bizonyos gyógyszerek hatásáról. Az 1950-es évek óta a monitorozás fejlesztése az EEG használatára helyezte a hangsúlyt, annak meghatározására, hogy a páciens kellő mértékben van-e altatva a műtét során. ANAMED Kft június 7

8 3 Az akusztikus kiváltott válasz 3.1 Az akusztikus kiváltott válasz hullámformája Az akusztikus kiváltott választ (AER) a 3. ábra mutatja 1. Frontális kéreg és asszociációs területek Középső térdes test (CGM) és elsődleges hallókéreg Hallóideg és agytörzs Ingerlés (klikk) alkalmazásának helye Agytörzsi válasz Korai kérgi válasz Késői kérgi válasz 3. ábra A hullámforma csúcsai és völgyei (hullámok) az elektromos potenciál fluktuációjának az eredményei. A fejbőrön lévő elektródák veszik fel ezeket az ingadozásokat, amint az elektromos aktivitás végighalad a hallóidegpályáján. Ezek csak néhány mikrovolt amplitúdójúak, ezért fel kell erősíteni, és azután ábrázolni az idő függvényében. A célszerűbb megjelenítés érdekében a 3. ábra időskálája logaritmikus, ami azt jelenti, hogy az kisebb számok jobban kiterjesztettek, mint a nagyobbak. A hullámgörbék ily módon történő rögzítése azt jelenti, hogy a korai hullámok részletesen, de ugyanazon az időtengelyen láthatók mint a késői hullámok. A hullámgörbe első csúcsa 1-2 ms-mal a klikk vagy hang után jelenik meg. (A klikk pillanata az időtengely 0 pontja.) A hullámok P-vel (pozitív kilengés) és N-nel (negatív kilengés) lettek megjelölve. A válasz korai része kivétel. A kutatók - akik felfedezték ezeket a hullámokat - római számmal, I-VI-ig jelölték ezeket a hullámokat, és ez a nomenklatúra még ma is használatos. 3.2 Az akusztikus kiváltott válasz eredete Ellentétben az EEG-vel, a kiváltott potenciál neurofiziológiai eredete jobban ismert. Az egyedi hullámok a hallóidegpálya speciális anatómiai régiójából származnak, amit a 3. ábra mutat. A dobhártya rezgése a válasz a hangingerre. Ez keresztül vezetődik a középfül csontjain, majd a cochleaban lévő szőrsejtek elektromos jelekké alakítják. Ezek a jelek a hallóidegpálya mentén vezetődnek át az agytörzsön, a középagyon, a hídon és a thalamuson, eljutva az elsődleges és másodlagos hallókéregbe, és az asszociatív területekre. Az utóbb említett három terület felel meg a hang hallásának és az agyi feldolgozás helyének. Gyakran az akusztikus kiváltott válaszban 3 részre utalunk: agytörzsi válasz közép látenciájú (korai kérgi) válasz késői kérgi válasz ANAMED Kft június 8

9 3.3 Agytörzsi válasz A válasz első 10 ms-ának hat hulláma az agytörzsből, a hídból és a középagyból származik, és ezért agytörzsi válasznak nevezik. Mindegyik hullám egy meghatározott időpontban jelenik meg a klikk stimulust követően. Ezt a hullám látenciaidejének hívjuk. Az egyes életkori csoportoknál megadott standard rögzítési feltételek mellett ezeknek a hullámoknak a látencia ideje elégségesen pontos, hogy meghatározhassunk egy sávot, amin kívül abnormalitásra van gyanú. Ezek a hullámok relatíve érzéketlenek az általános anesztetikumokra. 3.4 Közép látenciájú (korai kérgi) válasz Amint az elektromos aktivitás tovább halad a hallóidegpályán, további hullámok jelennek meg. A látenciaidejük sokkal változatosabb, és a származási helyük anatómiai lokalizációja kevésbé pontos. Hagyományosan közép látenciájú válaszként utalunk rájuk (inkább utalunk erre, mint az anatómiai eredetre). Az AERhullámforma középső részében a hullámokat P és N betűvel jelöljük, kiegészítésképpen o, a, b vagy c-t jelöléssel. Ezek a hullámok a klikk stimulust követő ms időtartományból származnak, amint az aktivitás eléri az elsődleges hallókérget. Ezek fokozatos változást mutatnak az általános anesztetikumokkal, a klinikai koncentráció-tartomány felett. 3.5 Késői kérgi válasz A késői kérgi hullámokat P és N betű mellé kiegészítésképpen írt 1, 2 vagy 3-mal jelöljük, melyek 80 msmal vagy később a klikk stimulus után jelennek meg. Az elektromos aktivitás eléri a másodlagos hallókérget, és belép az asszociatív kérgi területre. Ezek a jelek eltűnnek az általános anesztetikumok szedatív koncentrációjánál. 3.6 Az akusztikus kiváltott válasz rögzítése Fülhallgató Elektróda Klikk Előerősítő Számítógép Elektróda 4. ábra Az EEG, amiből az akusztikus kiváltott válasz származik, rögzíthető a mastoid csontra felerősített (fül mögötti) és a homlokra helyezett referenciául szolgáló elektródáról (lásd 4. ábra). A hangingert, az ismétlődő klikkeket a fülön keresztül miniatűr fülhallgató vagy fejhallgató szolgáltatja. A jeleket a készülék felerősíti, a számítógép feldolgozza és az akusztikus kiváltott válasz megjelenik a kijelzőn. 3.7 Az akusztikus kiváltott válasz kiemelése az EEG-ből A kiváltott válasz - a csupán néhány mikrovoltos amplitúdójával - el van rejtve az EEG jelbe, aminek az amplitúdója akár 200 mikrovolt is lehet. Azért, hogy a kis akusztikus kiváltott válasz jel kiemelhető legyen, a ANAMED Kft június 9

10 feldolgozás során az ún. jel átlagolását használjuk. Az alapelvet az 5. ábra mutatja. A sok egymást követő, közvetlenül a stimulus után jövő EEG-szegmenseket digitalizálják, folyamatosan összeadják és elosztják a klikkek számával. A megmaradó hullámforma az az aktivitás, amelyik időben rögzített a klikkhez. A háttér EEG lényegében véletlenszerű és nincs összefüggésben azzal az időponttal, amikor a klikk érkezett. Az eredmény az, hogy a pozitív és negatív háttér EEG-hullámok kioltják egymást. 1 klikk 128 klikk 256 klikk 1024 klikk Klikk 5. ábra Az 1024 klikket követő hullámformát az 5. ábra mutatja, ez az átlagolt akusztikus kiváltott potenciál. Rendszerint az átlagolt szó kihagyásra kerül és csak mint akusztikus kiváltott válaszra vagy AER-re hivatkozunk. Gyakran úgy hivatkozunk rá, mint akusztikus kiváltott potenciálra vagy AEP-re, mert az akusztikus kiváltott válasz az elektromos potenciál-változások sorozata. Ezek a fogalmak egymással felcserélhetőek. 3.8 Mennyi klikk szükséges? Gyakori kérdés Mennyi klikk szükséges, hogy megjelenjen az akusztikus kiváltott válasz?. Ez a háttérzajtól és az AER-jel nagyságától függ. A háttér az EEG-ből, az izomaktivitásból és a külső elektromos aktivitásból áll. Az elkövetkező részek bemutatják, hogy az EEG-amplitúdó nagyobb lesz az anesztetikum koncentrációjának növelésével, és az AER-amplitúdó csökken. Egyik vonatkozásban a mélyebb tudati szint több klikket igényel. Ezzel ellentétben, a háttér EEG kisebb és az AER amplitúdója nagyobb felszínesebb anesztéziában, így kevesebb klikket igényelne. Habár, amikor a beteg felszínesen van altatva vagy éber, az izomaktivitásból származó interferencia probléma lehet, és ezt ki kell balanszírozni. Az elkövetkező fejezetekben leírt AER adatok 1024 klikken alapulnak, melyek frekvenciája 6/sec, ami azt jelenti, hogy 2-3 percet vesz igénybe az akusztikus kiváltott válasz megjelenése. 3.9 Az akusztikus kiváltott válasz használata Az AER-t először a neurológia és az audiológia területén alkalmazták a tumorok és a halláskárosodás kimutatására. A dobhártyával, a középfüllel kapcsolatos problémák vagy a hallóidegpályák sérülései hatással vannak az ingerület-átvitel folyamatára, és ezáltal az akusztikus kiváltott potenciálra. Az általános anesztézia ugyancsak befolyásolja az akusztikus kiváltott potenciált. Az ébrenlétnek, valamint az anesztézia mélységének a műtét alatti ellenőrzésére szolgáló monitor (az Alaris Medical AEP monitora) ma már kereskedelmi forgalomban hozzáférhető. ANAMED Kft június 10

11 4 Az ébrenlét és az alvás mélység monitorozásának a szükségessége 4.1 Az anesztézia alatti ébrenlét problémája Az anesztézia alatti ébrenlét az 1940-es években vált problémává, az izomrelaxánsok klinikai bevezetésével 2. Ebben a helyzetben a beteg ébren lehet anesztéziájának és/vagy operációjának ideje alatt, anélkül, hogy az aneszteziológus felfigyelne rá. Később a betegek emlékezhetnek ébrenlétükre, és felidézhetnek néhány dolgot, ami elhangzott vagy történt a műtétjük során (explicit memória), vagy lehet nem tudatosult emlékük az eseményekről, de ez a viselkedésüket a későbbiekben befolyásolhatja (tudatalatti). Miért történik ez? Azért, hogy kivitelezhető legyen néhány műtét, különösen nagy hasi műtét, a sebész nemcsak azt várja el, hogy a beteg öntudatlan és mozdulatlan legyen, hanem hogy nagyon kicsi legyen az izomtónus is. Ez lehetővé teszi, hogy a sebész könnyen hozzáférjen a műtéti területhez. Létrehozhatjuk az öntudatlanságot kis mennyiségű általános anesztetikummal, de az izomtónusnak a csökkentése lényegesen nagyobb menynyiségű anesztetikumot igényel. Ennek az izomrelaxációnak az eléréséhez inkább relaxánsokat használunk, mint nagyon mély anesztéziát, így csökkenthetjük az általános anesztetikumoknak az adását. Az aneszteziológus az éppen megfelelő mennyiségű anesztetikum adásával hozza létre az öntudatlanságát, így csökkentve a dózisfüggő mellékhatásokat. A betegek azonban eltérést mutatnak az öntudatlanságot létrehozó anesztetikum dózisában. Ebből származik néhány betegnél a fel nem ismert, nem megfelelő anesztetikum adagolásnak a kockázata. 4.2 Izomrelaxánsok a klinikai aneszteziológiai gyakorlatban Császármetszéseknél az általános anesztetikumok csökkent mennyiségű alkalmazása különösen előnyös volt, mert az újszülöttek életfunkciói így kevésbé voltak deprimálva. Az izomrelaxánsok azonban elrejtik a nem megfelelő mélységű anesztézia jeleit, amelyek eddig az aneszteziológusnak jeleztek, mint a mozgás, a sebészi bemetszésre adott válasz, vagy a légzés megváltozása. Amikor izomrelaxánst adunk, a beteget gyakran bénultnak írjuk le, mert nem tudnak asszisztálás (mechanikus lélegeztetés) nélkül levegőt venni, és nem tudnak mozogni. Az izomrelaxánsoknak a hatása az ingerületátvitel blokkolása a neuromuszkuláris junkcióban. Nincs hatásuk azonban az agyra, és ha kevés általános anesztetikumot adunk a betegnek, még ébren lehet, miközben nem tud jelezni az aneszteziológusnak. Ennek megélése borzasztó élmény a betegnek, és nemcsak ébren vannak a műtét során, hanem a fájdalmat is érzékelik. 4.3 Az általános anesztézia megfelelőségének monitorozása Világos, hogy az aneszteziológusnak szüksége van néhány monitorozási módra, vajon a betegnek biztosított általános anesztézia megfelel-e az igényeknek. Ez az igény indította el azon jelek kutatását, amelyekre az általános anesztéziának hatása van, de az izomrelaxánsoknak nincs. Az EEG nyilvánvaló jelölt volt, és ebből bizonyos idő múlva következett a kiváltott válasz. A következő fejezetek szolgálnak idevágó háttérinformációval, és bemutatják ezeknek a jeleknek az alkalmasságát az anesztézia mélység monitorozására. De először is: milyen kritériumokat kellene teljesíteni ezeknek a jeleknek? 4.4 Az anesztézia mélységének monitorozásával szembeni elvárások Sajnos nincsen viszonyítási alap az anesztézia mélységének a mérésére, amellyel összehasonlítva az EEG-t és az akusztikus kiváltott választ mérni tudnánk. Ráadásul heves viták folynak bizonyos körökben, vajon használhatjuk-e egyáltalán az anesztézia mélység kifejezést. Az egyik nézet az, hogy vagy megfelelően van altatva a beteg vagy nem (vagyis tudatánál van vagy öntudatlan), és szintekre osztani ezeket az állapotokat nem megfelelő. A gold standard hiánya azt jelenti, hogy annak érdekében, hogy értékelni tudjuk ezeket a jeleket a monitorozásra (úgy is mondhatnánk, hogy az anesztézia mélységének a mérésére), a méréseket a klinikai elvárásokhoz viszonyítva kell végeznünk. Ideálisan a jeleknek teljesíteni kellene a következő négy kritériumot: 1. Fokozatos változás az anesztetikum koncentrációjával. 2. Hasonló változás a különböző általános anesztetikumokkal. 3. a) Fordított irányú fokozatos változás az ártalmas ingerekre, mint a sebészi bemetszés. b) Az ártalmas ingerek hatásának megváltoztatása gyógyszerbeadással. 4. Változások, amelyek az ébrenlétet elegendő specifikussággal és szenzitivitással mutatják. ANAMED Kft június 11

12 5 Az EEG, mint jelölt az anesztézia mélységének a monitorozására Fokozatos változás az anesztetikum koncentrációjával 1950-ben Courtin, Bickford és Falconer részletesen leírták az EEG-ben bekövetkező progresszív változásokat nitrogénoxidul-oxigén-éter anesztézia esetén. Ezt sok más, egyéb általános anesztetikum hatására az EEGben bekövetkező fokozatos változásokat leíró tanulmány követte 3. Két általános jellegzetességet használunk az EEG leírására: frekvencia, vagyis a hullámok száma egy adott idő alatt; és amplitúdó, vagyis a hullámok magassága. Az általános anesztetikum-koncentráció emelésével az EEG frekvenciája lassul, és amplitúdója nő. Ébrenlét Felületes anesztézia Közepes anesztézia Mély anesztézia 6. ábra A tanulmányunkból mutatunk be egy példát 1 ; az általános anesztetikum (isofluran) koncentrációnövekedésének az EEG-ben létrejövő hatását a 6. ábra mutatja. Néhány anesztetikum magas koncentrációjánál az EEG isoelektromossá, lapossá válik, de ez nem egyszerre történik. Először a lapos szakasz néhány ms-ig vagy a másodperc egy törtrészéig tart. Amint az isofluran koncentrációja emelkedik a lapos szakaszok hosszabbá válnak, és az EEG-aktivitás robbanásként jelenik meg közöttük. Ezt burst suppression -nek nevezzük. Az isofluran magasabb koncentrációja teljesen lapos EEG-t eredményez. Ez nem jelent veszélyt a betegre nézve addig, amíg a légzési és keringési funkciók megfelelőek. Tény az, hogy az általános anesztetikumok védik az agyat az anyagcsere lassításával. Ezt mutatja, hogy nincsen az agykéregből jövő elektromos aktivitás Hasonló változások különböző általános anesztetikumokkal A későbbi tanulmányok bemutatták, hogy a különböző anesztetikumok különböző EEG-változásokat eredményeznek. Így a fenti elvárás nem teljesül. Például nem az összes általános anesztetikum eredményez burst suppression -t a klinikai koncentráció-tartomány felett. Ezek a különbségek azért fordulhatnak elő, mert az EEG az agy különböző részeiből képződik és nem valószínű, hogy a különböző anesztetikumok hatása ezekre a helyekre pontosan azonos. ANAMED Kft június 12

13 Fordított irányú fokozatos változás az ártalmas ingerekre Az ártalmas ingerek ébredési mintázatot okoznak az EEG-ben Változások, amelyek jelzik az ébrenlétet A felületes anesztézia változásokat hoz létre az EEG hullámformájában. ANAMED Kft június 13

14 6 Az EEG használatának a hátrányai és a lehetséges megoldások Próbálkozásokat tettek az EEG-ben bekövetkező változásokat, mint alapot felhasználni az anesztézia mélységének a monitorozására. Az EEG-nek azonban vannak bizonyos hátrányai. Először is nem teljesíti a második kritériumot a fentebb említett négy közül, vagyis hasonló változás különböző általános anesztetikumokra. Ráadásul nagy mennyiségű információt eredményez, ami megköveteli a szakértői értelmezést. Az információ összesűrítése és a neurofiziológiai szaktudás szükségességének megszüntetése érdekében megkíséreltek létrehozni egy számot az EEG-ből, ami összefügg az anesztézia mélységével. Számtalan különböző jelet javasoltak, mint pl. az alfa-delta hányados, a középfrekvencia, a bispektrális index és a kvantitatív EEG ( 4,5 ). Az általános anesztetikumok magas koncentrációjánál a burst suppression nehézségeket jelenthet ezen mutatók kiszámításánál. Például, ha az index függ attól a ténytől, hogy a mélyebb anesztézia alatt a hullám amplitúdója megnő, a sík vagy zéró amplitúdójú rész a felvételen jelentheti hibásan, hogy a beteg altatása felszínesebbé vált. Ennek elkerülésére egy algoritmust lehet beépíteni, ami figyelembe veszi a burst suppression jelzőt is. Anesztézia-monitorgyártók ezért néha beépítenek egy burst suppression jelzőt azért, hogy ez további információt adjon a beteg anesztéziájának a mélységéről. Makacsabb az a probléma, hogy a különböző általános anesztetikumok különböző hatásokat hoznak létre az EEG-n. Ideálisan egy szám vagy index szükséges, ami az EEG-ből származik. Ennek hasonló eredményt kellene adni az összes általános anesztetikumra, és ezért ezek hatása összeadódna, ha kombinációban használják. Eddig ez kicsúszott a kezeink közül. Egyetlen anesztetikum alkalmazásakor az index, ami specifikus az anesztetikumra, elegendő lehet. A klinikai gyakorlatban azonban az általános anesztetikumok kombinációját használjuk. Mivel a háttérben lévő fiziológiai folyamatok nem valószínű, hogy ismertek, az indexre hatással lehetnek egyéb gyógyszerek, amelyek eltérnek az általános anesztetikumoktól, amelyeket a beteg kaphat. Alternatíva az empirikus megközelítés, az index kidolgozása minden új általános anesztetikum klinikumba történő bevezetésénél. A sikere ennek a megközelítésnek nem mindig garantálható. ANAMED Kft június 14

15 7 Az akusztikus kiváltott válasz, mint az anesztézia mélység monitorozásának jelöltje Folyamatos változás az anesztetikum koncentrációjával A közép látenciájú kiváltott potenciál ideálisnak tűnik az anesztézia mélységének a monitorozására 1. A hosszabb látenciájú, késői kérgi potenciál túl érzékeny, hogy használjuk. Ez a potenciál eltűnik az általános anesztetikumok szedatív koncentrációjánál. Ellentétben, az agytörzsi potenciál nagyon kicsit változik néhány általános anesztetikummal és egyáltalán nem változik másokkal. A közép látenciájú (korai kérgi) kiváltott potenciál folyamatos változást mutat az anesztetikumok koncentrációjának az emelkedésével a klinikai koncentráció-tartomány felett. Ezt mutatja a 7. ábra egy inhalációs anesztetikummal, a desflurane-nal. Agytörzsi potenciál Korai kérgi potenciál 7. ábra A Pa és Nb látenciaidők megnyúlnak (átadás lassul) és a hullámok kisebbek lesznek, vagyis az amplitúdó csökken. Számos módszert fejlesztettek ki a hullámforma alakjában létrejövő változások mennyiségi meghatározására Hasonló változások különböző általános anesztetikumokkal Ezek a változások hasonlóak az összes intravénás és inhalációs általános anesztetikumnál. Ebből a szempontból az akusztikus kiváltott válasznak úgy tűnik, előnye van az EEG-vel szemben a) Folyamatos fordított változások az ártalmas ingerekre Az anesztetikum koncentráció emelkedése által az akusztikus kiváltott válaszban létrehozott depresszió visszafordul az ártalmas inger hatására, mint pl. a sebészi bemetszés és az intubáció. ANAMED Kft június 15

16 Agytörzsi potenciál Korai kérgi potenciál Intubáció előtt Intubáció után 8. ábra Az AER-ben az intubációra bekövetkező válaszreakciót a 8. ábra mutatja egy stabil általános anesztitikum-koncentrációjú betegnél. Az ábrán két AER-görbe látható, az egyik az intubáció előtt, a másik közvetlenül utána. Az intubáció egy igen erős inger, melynél egy tubust helyeznek a tracheába mechanikai lélegeztetés céljából. Figyelje meg a Pa-csúcs amplitúdójának növekedését és a látenciaidő rövidülését az intubáció utáni AER-görbén. Ez egy fontos demonstráció, mert mutatja, hogy az ilyen AER-változás találkozik az anesztézia klinikai elvárásával, vagyis mutatja annak szükségességét, hogy a sebészi/ártalmas ingerek hatásának semlegesítéséhez változtatni kell az anesztetikum koncentrációján. Jól ismert, hogy a betegnek több anesztetikumra van szüksége fájdalmas műtétnél, mint kevésbé fájdalmasnál b) Ártalmas ingerek módosítása opioidokkal Vita folyik arról, vajon az opioidok hatása az AER-re direkt (anesztetikus hatás) vagy a hatás indirekt a sebészi fájdalom tompítása által (analgetikus hatás). A bizonyítékok az utóbbit sugallják. Az opioidok fájdalomcsillapító gyógyszerek (kapcsolatban vannak a mák kivonatával, az ópiummal). Ezeket az anesztézia és a sebészi beavatkozás alatt használjuk a balanszírozott anesztézia részeként, amiben különböző típusú gyógyszereket alkalmazunk a beteg stabil állapotának a fenntartására. Az általános anesztetikumokkal együtt adjuk az ártalmas ingerek - mint a műtét és az intubáció - által létrehozott fájdalom és stressz csökkentésére. Ha a beteg megfelelően van altatva, nem kellene tudatosulnia néhány eseménynek vagy fájdalomnak, de a szervezete reagálhat, vagyis szívfrekvenciája és vérnyomása emelkedhet és más egyéb folyamat stimulálódhat, amit stressz-válasznak nevezünk. Több általános anesztetikum ellensúlyozhatja ezt. A fájdalomcsillapító gyógyszerek csökkentik az általános anesztetikum mennyiségének az igényét. A Pa-amplitúdó középértékeit a betegek két csoportjában a 9. ábra mutatja. Ebben a tanulmányban 6 az egyik csoport opioidot, a másik fiziológiás sóoldatot kapott az általános anesztézia alatt az intubációt megelőzően. Azoknál a betegeknél, akik opioidot kaptak, nem látható szignifikáns változás a Pa-amplitúdóban, míg azoknak akik fiziológiás sóoldatot kaptak, statisztikailag szignifikáns, 50%-os emelkedés látható. ANAMED Kft június 16

17 Intubáció Pa-amplitúdó Intubáció Előtte Utána Opioid Fiziológiás sóoldat 9. ábra Ez még mindig nem adott választ a kérdésre, hogy vajon az opioidoknak az AER-re kifejtett hatása direkt vagy indirekt. A Pa-amplitúdó emelkedésének hiánya az opioid-csoportban lehet az intubációs fájdalom tompításának az eredménye, inkább, mint az AER-re kifejtett direkt hatásé. Ámbár ez azt demonstrálja, hogy az akusztikus kiváltott válasz a klinikai elvárásoknak megfelelő jel, amely alkalmas az anesztézia monitorozására Akusztikus kiváltott válasz és az anesztézia alatti ébrenlét Az egyik fő kihívás napjaink anesztéziájának az anesztézia alatti tudatosságnak (ébrenlét) a megelőzése. Vannak jellegzetességek az AER hullámformájában, amelyek megjelenése ezt jelzi. Sharpe és kollégái (2000) fiatal aneszteziológusokat tanulmányoztak, akik önként jelentkeztek, hogy szedálják őket. A kutatók az találták, hogy a közép látenciájú (korai kérgi) AER három hullámú mintázata két hullámú mintázatra változott, amikor a fiatal aneszteziológusok öntudatukat elveszítették. Az AER-ben létrejövő változásokat a 10. ábra mutatja ( 5 ). Agytörzsi potenciál Korai kérgi potenciál Válasz a parancsra Nincs válasz a parancsra 10. ábra ANAMED Kft június 17

18 Az öntudat elvesztése a verbális utasításra való válasz elvesztésével volt definiálva, vagyis az önkéntesek nem szorították meg a kutatók ujjait, amikor ezt kérték. Az egyetlen mércéje ennek a változásnak az Nblátenciában bekövetkezett növekedés volt. A 10. ábrán bemutatott AER esetében az Nb-latencia 47-ről 51 milliszekundumra nyúlt, amint az alany öntudatát vesztette. A 11. ábra mutatja a teljes csoport Nb-látencia adatokat. A szürke oszlopok mutatják azokat az Nblátenciaértékeket, amikor az önkéntesek éberek, míg a fekete oszlopok mutatják, amikor már alszanak. A nagyobb értékeket következetesen társítani lehetett az alvással és az alacsonyabbakat az ébrenléttel. Éber Megfigyelések száma Alvó Nb-látencia (ms) 11. ábra Itt van némi átfedés. Azért, hogy használni lehessen az Nb-látenciát mint bázist az ébrenlét detektálására, meg kellene határozni egy szétkapcsolási értéket. Ezen Nb-látencia érték felett a betegek alvóknak tekinthetők és alatta ébernek. Valamennyi önkéntesnek korrekt módon meghatározható volt az ébrenléti állapota, ha a szétkapcsolási értéknek az 56 milliszekundumot határoztuk meg (100% érzékenység). Ez a 100%-os érzékenység azon alkalmilag ébernek tekintett önkéntesek kárára valósult meg, akik aktuálisan aludtak (40%-os specifikusság). A klinikai gyakorlatban ez azt eredményezheti, hogy a betegek több anesztetikumot kaphatnak, mint amennyire aktuálisan szükségük van. A császármetszés lehetséges kivétel, ahol a magzat állapotát is figyelembe kell venni annyi ideig, amíg a beteg vegetatívuma stabil, keringése és légzése megfelelő, és ez sokkal elfogadhatóbb hiba, mint a betegeket alvónak tekinteni, amikor aktuálisan éberek. Néhány figyelmeztetés óvatosnak kellene lenni, amikor kivetítjük a fiatal egészséges felnőtt férfiak kis mintavételű adatait a műtőben lévő betegek csoportjára. Az Nb-látencia adatait az altatott betegek nagy csoportjából kellene gyűjteni, különböző gyógyszerek kombinációjával megbízhatóan meghatározni az ébrenlét/alvás tartományát. ANAMED Kft június 18

19 8 Az akusztikus kiváltott válasz használatának hátrányai és ezek megoldásának kísérletei Az AER az anesztézia mélység monitorozásának sok kívánalmát teljesíti és előnye - túl az alap EEG-jelen - abban van, hogy hasonló változást mutat különböző anesztetikumokra. Azonban vannak még bizonyos hátrányai: Információk hatalmas tömegét eredményezi; Szakértőt kíván az értelmezéshez; 2-3 percig tarthat összegyűjteni az átlagolt választ. Mivel az akusztikus kiváltott válasz függ a hallás mechanizmusától, a hallás zavara hatással lehet az AER ébrenlétet vagy az anesztézia mélységét visszatükröző képességére. Meg kell határozni annak mértékét, hogy az AER változásait mennyire befolyásolja. Mint az EEG esetében, az AER hátránya az eredményezett információk nagy tömege és a szakértő interpretáció szükségessége. Ezt a problémát egyetlen derivátum meghatározásával közelítették meg, mint a második differenciális, az első differenciális, az összefüggő frekvencia, az A-line ARX INDEX (AAI ). ( 5,7 ) Az az időtartam, ami szükséges, hogy az átlagot kivonjuk a háttér EEG-ből, több kihívást jelent. Ez mindig nagy hátrányának tekinthető az anesztézia mélységét monitorizáló AER-nek. Az anesztézia és a műtét alatt a beteg állapota gyorsan változhat. Az ALARIS AEP monitor új keletű versenyző az anesztézia mélységének a monitorozására, amely az autoregresszív modellt használja; győz a kritikák felett azáltal, hogy 2-6 másodpercnyi adatból képez egy átlagolt AER-értéket ( 7 ). Ezáltal gondoskodik az on-line információról, annak gyakori megújításáról, hogy az aneszteziológus megfelelően reagálhasson. ANAMED Kft június 19

20 9 Az akusztikus kiváltott válasz szerepe az anesztézia monitorozásában 9.1 Mit mér az akusztikus kiváltott válasz? Leegyszerűsítve az anesztézia a következők részelemekre osztható: Hipnózis (az öntudat elvesztése); Analgézia (a fájdalom és a fiziológiai stressz enyhülése); Izomrelaxáció (az izomtónus elvesztése). Valószínűleg a közép látenciájú AER direkt módon mutatja az anesztézia hipnotikus komponensét és csak indirekt módon a másik kettőt. A gyógyszerek, mint az opioidok által létrehozott analgézia indirekt hatású lehet az AER-ben a fájdalominger hatásának csökkentése által. Az arc és a fejbőr izomtónusának növekedése eltorzítja az AER-jelet. 9.2 Elektromyogram (EMG) mint az akusztikus kiváltott válasz jelének szennyezője Az izomsejtek hasonlóan az idegsejtekhez, elektromos aktivitást hoznak létre és ez felvehető a fejbőrön elhelyezett elektródákkal. Az elektromyogram (EMG) a nevét az izom elektromos aktivitásának a rögzítéséből kapta, ami rendszerint a test felszínéről történik, melyet önmagában is használnak az orvosi gyakorlatban. Az EMG képes eltakarni az alatta fekvő EEG- és AER-jeleket. Ebben a tekintetben ez nagy baj. Az izomaktivitás lehet spontán és folyamatos, mint az EEG, vagy lehet kiváltott izompotenciál, min az AER. A kiváltott izompotenciállal szennyezett AER-re példát a 12. ábra mutat (vastag vonal). A nem szennyezett AER a pontozott vonal. A hátsó füli válasz, amit azért hívunk így, mert a fül mögötti izom aktivitásából származik, a mastoideus csontra helyezett elektródáról kerül felvételre. Ez képes elfedni és elváltoztatni az AER szignifikáns részét. A fent bemutatott változat egy szelídebb változat. Ez az izom műtermék 5-10-szeres lehet ezen a helyen. Úgy tűnik, hogy a hátsó füli válasz az evolúciónkból származik régről, amikor még hegyeztük a fülünket a hangokra. Ez jól fejlett tulajdonság olyan állatoknál, mint a lovak, de csökevényes az emberben. Ennek megjelenéséhez egy bizonyos izomtónus jelenléte szükséges. A közép látencia AER készítése ezen ok miatt nehéz azokban a betegekben és önkéntesekben, akik nincsenek relaxálva. A homlokon lévő spontán izomaktivitás szintén problémát okozhat az AER-felvétel készítésében. Agytörzsi válasz Hátsó füli válasz 12. ábra Az EEG-ből és az AER-ből nyert, anesztézia mélységet mérő indexeket majdnem bizonyosan szennyezi az EMG-jel azokban a betegekben, akik nincsenek relaxálva. Ideális esetben az egész indexskála átfogja az időt, amikortól a beteg teljesen éber addig, amíg mélyen alszik és csak az EEG és az AER neurológiai jellegzetességeit reprezentálja. A gyakorlatban ez valószínűtlen. A kérdés az Milyen mértékben van hatással az indexre az EMG zavarása? A felhasználók megnyugtatására az anesztézia-monitor készítői gyakran beépítik az EMGaktivitásjelzőt a képernyőre. ANAMED Kft június 20