Az egytüdős lélegeztetés nem okoz agyi deszaturációt tüdőprotektív, normokapniás lélegeztetés során

ANESZTEZIOLÓGIA ÉS INTENZÍV TERÁPIA 39(4): 2009 215 Debreceni Egyetem ÁOK, Aneszteziológiai és Intenzív Terápiás Tanszék, 1Sebészeti Intézet Mellkassebészeti Központ, Debrecen, 2 Universitair Ziekenhuis, Dienst Anesthesie, Gent, Belgium Az egytüdős lélegeztetés nem okoz agyi deszaturációt tüdőprotektív, normokapniás lélegeztetés során Végh T., Szatmári Sz., Juhász M., László I., Takács I. 1, Szegedi L. 2, Fülesdi B. Közlésre érkezett: 2009. november 09. Levelező szerző: Dr.Végh Tamás Debreceni Egyetem OEC, ÁOK Aneszteziológiai és Intenzív Terápiás Tanszék 4032 Debrecen, Nagyerdei krt. 98. Email: veghdr@freemail.hu ÖSSZEFOGLALÁS: Egy korábbi közlemény szerint a mellkassebészeti műtétek során alkalmazott tüdőprotektív egytüdős lélegeztetés (OLV) az agyi parenchima oxigén deszaturációját okozza. Tanulmányunk célja az volt, hogy normokapnia fenntartása tüdőprotektív egytüdős lélegeztetés alatt hogyan befolyásolja az agyi oxigén szaturációt (COS) illetve az agyi vérátáramlást. Vizsgálatunkba 15 legalább egy órás egytüdős lélegeztetésben részesülő mellkassebészeti műtétre kerülő beteget vontunk be. Az agyi oxigén szaturációt folyamatosan INVOS 5100C Cerebral Oxymeter System-mel, míg az agyi véráramlást az arteria cerebri mediaban (MCAV) transzkraniális Dopplerrel mértük. Artériás vérgáz vizsgálatra vért vettünk műtét előtt, háton fekvő és oldalfekvő helyzetben kéttüdős lélegeztetés alatt, valamint egytüdős lélegeztetés során 15 percenként. A COS szignifikánsan megnőtt a kéttüdős lélegeztetés megkezdése után és stabil maradt a vizsgálat ideje alatt. Egytüdős lélegeztetésre való áttérés után sem találtunk a COS-ban szignifikáns változást. Csak az egytüdős lélegeztetés 60. perce után találtunk szignifikáns csökkenést az agyi oxigén szaturációban a kéttüdős lélegeztetéshez képest. Az agyi véráramlásban viszont nem találtunk szignifikáns változást a vizsgálat ideje alatt. Eredményeink alátámasztják, hogy az egytüdős lélegeztetés nem okoz csökkenést az agyi oxigén szaturációban és az agyi keringésben amennyiben normokapniára törekszünk a műtét során. Bevezetés Amióta a mellkassebészeti anesztéziában közel 60 éve bevezetésre került az egytüdős lélegeztetés (OLV), az intraoperatív hipoxia incidenciája 20 25%-ról 1%-ra csökkent (1, 2). Mindezek ellenére az optimális lélegeztetési stratégia OLV alatt mindmáig vita tárgyát képezi. Alapvetően két felfogás képviselteti magát. Az egyik a hagyományos megközelítés, mely relatíve magas (10 12 ml/kg) légzési térfogatot (TV) alkalmaz, míg a másik, tüdőprotektív szemlélet Lung-protective, normocapnic one-lung ventilation does not cause cerebral oxygen desaturation Végh T., Szatmári Sz., Juhász M., László I., Takács I., Szegedi L., Fülesdi B. ABSTRACT: Previously a report has suggested that administration of lung protective strategy for one-lung ventilation (OLV) results in oxygen desaturation of the brain parenchyma. The aim of the present work was to test whether the maintenance of normocapnia during protective OLV strategy results in alteration of cerebral blood flow and cerebral oxygen saturation. Data were obtained from 15 patients undergoing thoracic surgery with OLV of more than 1 hour. Cerebral oxygen saturation (COS) was continuously monitored by INVOS 5100C Cerebral Oxymeter System along with measurement of cerebral blood flow velocity (MCAV) by transcranial Doppler sonography. Arterial blood samples were taken for blood gas analysis in the awake state, in the supine position after induction during DLV, in the lateral decubitus position during DLV and every 15 minutes during OLV. Satcereb increased significantly when DLV was started with FiO2 1.0 and remained stable during the course of the study. When ventilation was changed from DLV to OLV, no significant change was observed. A significant decrease of cerebral oxygen saturation was found compared to the value observed during DLV in lateral decubitus at the time point 60 minutes after the start of OLV. No significant change in the MCAV was observed throughout the course of the thoracic surgical procedure. OLV does not result in clinically relevant decreases in cerebral blood flow and cerebral oxygen saturation during application of lung protective ventilation if normocapnia is maintained. követői alacsony (5 7 ml/kg) TV-t javasolnak alacsony (5 vízcm) PEEP alkalmazása mellett egytüdős lélegeztetés során. Nyilvánvalóan mindkét stratégiának megvannak az előnyei és hátrányai, de a fő cél mindkét esetben a megfelelő intraoperatív oxigenizáció biztosítása és az egytüdős lélegeztetéshez köthető posztoperatív szövődmények incidenciájának csökkentése. A hipoxiával szemben a legérzékenyebb szerv az agy, mivel a teljes szervezet oxigén igényének közel 20%-át igényli és az oxigénellátás megszűnését köve-

216 ANESZTEZIOLÓGIA ÉS INTENZÍV TERÁPIA 39(4): 2009 tően csak mintegy 20 másodpercre elegendő tartalékkal rendelkezik. Egy nemrég megjelent közlemény szerint a tüdőprotektív lélegeztetés alkalmazása OLV során az agyi parenchima deszaturálódásához vezet. Ezen tanulmány szerzői arra a következtetésre jutottak, hogy ennek a deszaturációnak szerepe lehet a posztoperatív zavartságban és a kognitív diszfunkcióban. Az említett tanulmányban az artériás széndioxid tenzió (PaCO 2 ) nem volt kontrollálva s ez befolyásolhatta az eredményeiket. Ugyanis mind humán, mind állatkísérletek bizonyították, hogy az agyi véráramlás, annak metabolikus regulációja és autoregulációja, valamint az agyi vérvolumen, nagyobb mértékben függ a PaCO 2 változásaitól, mint az artériás oxigén tenziótól (PaO 2 ). Ennek eredményeként, a hiper- vagy hipokapniának OLV alatt nagy hatása lehet az agy oxigenizációjára. Ezek függvényében jelen tanulmányunkban az alábbi kérdésekre kerestük a választ: 1. Milyen hatása van az 5 ml/kg TV + 5 vízcm PEEP alkalmazásának OLV alatt az agyi oxigenizációra? 2. A normokapnia fenntartása tüdőprotektív lélegeztetés alkalmazásával OLV alatt befolyásolja-e az agyi véráramlást és az agyi oxigén szaturációt? Betegek és módszerek Az Etikai Bizottság engedélye után 15 mellkassebészeti műtétre váró beteget választottunk be a vizsgálatba (10 férfi, 5 nő, átlagéletkoruk 50,6±9,3 év). A műtétek megoszlása a következő volt: 12 lobektómia, 2 bilobektómia, 1 video asszisztált torakoszkópia. Anesztézia: Premedikációban minden beteg 5 mg midazolamot és 0,5 mg atropint kapott im. a műtőbe szállítás előtt. Az indukció bevezetése előtt helyi érzéstelenítésben epiduralis kanült helyeztünk be a Th V-VIII közbe a megfelelő intra- és posztoperatív fájdalomcsillapítás céljából. Az epiduralis kanülbe 0,1 mg/ml bupivacain és 0,005 mg/ml fentanyl keverékét adtuk perfúzoron keresztül a műtét alatt folyamatosan és a posztoperatív szakban is. Indukcióhoz 2 mg/kg propofolt, 2 mg/kg fentanylt és 0,2 mg/kg cisatracuriumot használtunk. A megfelelő izomrelaxáció elérése után direkt laryngoszkópia mellett kétlumenű endotrachealis tubust helyeztünk be, melynek pozícióját bronchoszkóppal ellenőríztük. Az anesztézia fenntartásáház sevofluran+oxigén+levegő keveréket alkalmaztunk, melynek koncentrációját a BIS értékhez (BIS 30 40) igazítottuk. Standard monitorrendszert alkalmaztunk: 5 elvezetéses EKG, pulzoximetria, maghőmérséklet rektumban mérve, relaxometria, invazív és noninvazív vérnyomásmérés. Lélegeztetési startégia: Intubáció után háton fekvő helyzetben kéttüdős, volumen kontrollált nyomáshatárolt lélegeztetést (DLV) kezdtünk 100% FiO 2 és 10 ml/kg+zeep TV mellett. Miután a beteget oldalra fordítottuk, ugyanezt a lélegeztetési módot alkalmaztuk 5 10 percig. A bőrmetszéssel egyidőben egytüdős lélegeztetésre tértünk át 5 ml/kg TV és 5 vízcm PEEP alkalmazása mellett, szintén volumenkontrollált nyomáshatárolt lélegeztetést alkalmazva. A belégzési csúcsnyomást 35 vízcm, míg a platónyomást 25 vízcm alatt tartottuk a barotrauma elkerülése végett. A légzési frekvenciát úgy állítottuk be, hogy artériás normokapniát tudjunk tartani. A mellkas zárása után ismét kéttüdős lélegeztést alkalmaztunk 100% FiO 2, 10 ml/kg TV+ZEEP beállítások mellett. A műtét végén, miután a beteget a hátára visszafordítottuk, 50% FiO 2 + levegő keveréket használtunk. Az oxigenizáció és PaO 2 monitorozása: Minden betegbe műtét előtt lokál anesztéziában egy arteria radailis kanült helyeztünk be a dependens oldali karba a folyamatos artériás vérnyomás méréshez és artériás vérgázminta vételhez. Artériás vérgázmintára vért vettünk éber állapotban, majd az indukciót követően hátonfekvő és oldalfekvő helyzetben kéttüdős lelegeztetés alatt, valamint az egytüdős lélegeztetés alatt 15 percenként. Agyi oxigén szaturáció és agyi véráramlás mérés: Az indukció bevezetése előtt egy agyi oxigénszaturáció mérő elekródát helyeztünk a betegek homlokára a nondependens oldalon. INVOS 5100C Cerebral Oxymeter System (Somanetics Corp., Troy, MI, USA) készüléket használtunk az agyi oxigén szaturáció (COS) méréséhez. A transzkraniális Doppler (TCD) mérésekhez Rimed Digilite transzkarniális Doppler ultrahang készüléket (Rimed Ltd., Izrael) használtunk. Ehhez egy koronára rögzített Doppler fejet rögzítettünk a temporális ablakhoz és a nondependens oldali arteria cerebri media (ACM) véráramlásának sebességét mértük. A szisztolés, disztolés és átlagos sebesség rögzítésre került, valamint a pulzációs indexet (PI) is kiszámítottuk. Az ébrenléti állapottól kezdve az egész vizsgálat alatt folyamatosan monitoroztuk mind az agyi oxigén szaturációt, mind az agyi véráramlás sebességét. A mérésekkel párhuzamosan artériás vérgázvizsgálatot is végeztünk. Statisztikai analízis Az analízishez Statistics for Windows programot használtunk. Annak igazolására, hogy a minták

ANESZTEZIOLÓGIA ÉS INTENZÍV TERÁPIA 39(4): 2009 217 Gauss-eloszlást követnek Kolmogorov-Smirnov tesztet használtunk. A különbségeket ANOVA alkalmazásával Tukey-Kramer többszörös összehasonlító teszttel vizsgáltuk. P<0,05 értéket határoztuk meg statisztikai szignifikancia szintnek. Az adatokat átlagérték±sd formában jelenítettük meg. Eredmények A PaO 2 és PaCO 2 változásai a vizsgálat során: A PaO 2 értékei szignifikánsan emelkedtek az éber állapothoz képest hátonfekvő és oldaltfekvő kéttüdős lélegeztetés során. Az egytüdős lélegeztetés elkezdése után a PaO 2 értékei fokozatosan csökkentek, de fontos megjegyezni, hogy az átlagértékek sohasem csökkentek 200 Hgmm alá (1. ábra). A PaCO 2 értékei relatíve állandóak maradtak az egytüdős lélegeztetés bevezetéséig. OLV alatt fokozatos emelkedés volt tapasztalható a PaCO2 értékeiben, de a légzési frekvencia módosításával normokapnia volt tartható (2. ábra) Agyi oxigén szaturáció: Az agyi oxigén szaturáció szignifikánsan emelkedett a DLV elkezdése után és relatíve állandó maradt a vizsgálat ideje alatt, és nem tapasztaltunk változást akkor sem, amikor egytüdős lélegeztetésre tértünk át. Az OLV 60. percében szignifikáns csökkenést tapasztaltunk a COS értékében a DLV során mért értékhez képest. Fontos megjegyezni, hogy ebben a pontban az agyi oxigén szaturáció megközelítette az ébrenléti értéket (3. ábra). Áramlási sebesség középértéke az arteria cerebri mediában (MCAVm): A vizsgálat ideje alatt nem volt szignifikáns változás az arteria cerebri media áramlási sebességében, ami azt mutatja, hogy az agyi áramlás állandó maradt az ébrenléti állapothoz képest mind DLV, mind OLV alatt (4. ábra) Megbeszélés Tanulmányunkban azt találtuk, hogy az egytüdős lélegeztetés alacsony (5 ml/kg) légzési térfogattal és alacsony PEEP-pel nem okoz szignifikáns csökkenést az agyi oxigén szaturációban, ha normokapniát tartunk fenn. További megállapításunk, hogy a tüdőprotektív lélegeztetés OLV során megfelelő oxigenizációt biztosít a PaO 2 és SatO 2 kritikus (PaO 2 :100 1. ábra. PaO 2 értékek. DLV: kéttüdős lélegeztetés, OLV: egytüdős lélegeztetés. (*=p<0.05, **=p<0.01, ***=p<0,001). helyzetben mértekhez képes ( =p<0,001) 2. ábra. PaCO 2 értékek. DLV: kéttüdős lélegeztetés, OLV: egytüdős lélegeztetés. (*=p<0,05, **=p<0,01, ***=p<0,001). helyzetben mértekhez képes ( =p<0,05, =p<0,01) 3. ábra. Agyi oxigén szaturáció értékek. DLV: kéttüdős lélegeztetés, OLV: egytüdős lélegeztetés. (*=p<0,05, **=p<0,01, ***=p<0,001). helyzetben mértekhez képes ( =p<0,05) 4. ábra. Véráramlás sebességének középértékei az arteria cerebri mediában. DLV: kéttüdős lélegeztetés, OLV: egytüdős lélegeztetés

218 ANESZTEZIOLÓGIA ÉS INTENZÍV TERÁPIA 39(4): 2009 Hgmm, SatO 2 : 90%) szint alá csökkenése nélkül. Tudomásunk szerint ez az első olyan tanulmány, amely egyszerre vizsgálta az agyi oxigén szaturációt és az agyi véráramlást tüdőprotektív egytüdős lélegeztetés alatt. Az ideális lélegeztetési stratégia OLV alatt vitatott kérdés. A vonatkozó irodalmat áttekintve két fő irányzat a mérvadó: a hagyományos megközelítés magas (10 12 ml/kg) légzési térfogatot és ZEEP-et használ mind kéttüdős, mind egytüdős lélegeztetés alatt. Egy viszonylag újabb irányzat a tüdőprotektív stratégia, mely alacsony (5 7 ml/kg ) légzési térfogatot és alacsony (5 vízcm) PEEP-et használ egytüdős lélegeztetés során illetve nyomásvezérelt módot 3. Mindkét irányzatnak megvannak az előnyei és hátrányai. Mindkét irányzat fő célja a megfelelő oxigenizáció biztosítása OLV alatt. Ebből a szempontból az lenne az ideális lélegeztetési stratégia, mely megfelelő oxigenizációt biztosít a szerveknek minimális vagy semmilyen intra- és posztoperatív mellékhatással, szövődménnyel rendelkezik. A hagyományos szemlélet legfontosabb szövődményei a tüdő ödéma, az akut tüdősérülés (ALI, ARDS) és a dinamikus hiperinfláció (9), míg a tüdőprotektív stratégia atelektáziát és hiperkapniát okozhat (10). Felmérve az előnyöket és hátrányokat úgy döntöttünk, hogy vizsgálatunkban tüdőprotektív lélegeztetést alkalmazunk OLV alatt, és megvizsgáljuk, hogy alacsony TV és alacsony PEEP alkalmazása vajon megfelelő oxigenizációt, agyszöveti oxigén szaturációt és agyi véráramlást biztosít-e. Azt találtuk, hogy ezen lélegeztetési mód nem okoz szignifikáns változást az agyi oxigén szaturációban és agyi véráramlásban. Az agyi oxigén szaturáció melyet az INVOS-szal mértünk számos tényezőtől függ, úgymint az agyi vérátáramlás, az agyi vértérfogat, az oxigén szaturáció és a hemoglobin koncentráció az artériás vérben, valamint az agy oxigén metabolikus rátája (11). Az agyi véráramlást és agyi vérvolument nagymértékben meghatározza az agyi perfúziós nyomás és agyi vaszkuláris érellenállás. Az agyi arteriolák tónusának mely a cerebrovaszkuláris reziszetncia fő meghatározója legerőteljesebb stimulusa a PaCO 2. Hiperkapniában az agyi arteriolák dilatálnak, ami mind az agyi véráramlás, mind az agyi vérvolumen megnövekedéséhez vezet. Ennek ellenkezője játszódik le hipo kaniában. Ekkor az agyi arteriolákban vazokonstrikció lép fel, az agyi véráramlás és agyi vérvolumen csökkeni fog (7, 6, 12). Összekapcsolva ezen élettani megfigyeléseket tanulmányunkkal elmondható, hogy normokapnia fenntartásával a metabolikus cerebrovaszkuláris válaszreakciókat élettani tartományban tartottuk és ennek megfelelően az agyi oxigén szaturáció független maradt az agyi véráramlástól és vértérfogattól. Bár enyhe emelkedést tapasztaltunk a PaCO 2 szintjében az OLV elkezdése után, a várt agyi véráramlás emelkedést ellensúlyozta a sevofluran agyi véráramlást csökkentő hatása (13). Az agyi oxigén szaturáció másik meghatározó tényezője az artériás oxigén szaturáció. Minthogy kritikus csökkenést (SatO 2 <90%) nem észletünk vizsgálatunk során és az artériás oxigén tenzió is viszonylag stabil volt (átlagérték: 200 Hgmm), arra a következtetésre jutottunk, hogy ezen tényezőknek nincs meghatározó szerepe az agyi oxigén szaturációban. Az agyi oxigén szaturáció harmadik meghatározó tényezője az agyi oxigén metabolikus ráta (CMRO 2 ). Bár tanulmányunkban nem vizsgáltuk a CMRO 2 -t, fontos megjegyezni, hogy korábbi tanulmányok leírták az általunk is alkalmazott anesztéziai módszer (sevofluran+fentanyl bázisú anesztézia) csökkenti az agyi oxigén metabolikus rátát (14, 15). A legfontosabb klinikai végpont a különböző egytüdős lélegeztetési metódusok esetén a megfelelő szöveti oxigenizáció megtartása és az adott lélegeztetési módszer posztoperatív szövődményeinek csökkentése. Jelen tanulmányunkban a hipoxiára legérzékenyebb szerv oxigén szaturációját vizsgáltuk. Azt találtuk, hogy a tüdőprotektív lélegeztetési módszer alkalmazása megfelelő oxigenizációt biztosít az agy számára. Tanulmányunknak nem volt célja az általunk alkalmazott lélegeztetési módszer potenciális szövődményeinak vizsgálata. Ugyancsak nincs információnk arra vonatkozóan, hogy az ún. tradicionális egytüdős lélegeztetési mód hogyan befolyásolja az agyi oxigén szaturációt és vérátáramlást. További komplex vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy a szöveti oxigenizációra és perioperatív pulmonális szövődményekre fókuszálva megtaláljuk az optimális lélegeztetési módszert egytüdős lélegeztetés során. Irodalomjegyzék 1. Tarhan S, Lundborg RO. Carlens endobronchial catheter versus regular endotracheal tube during thoracic surgery: a comparison of blood gas tensions and pulmonary shunting. Can Anaesth Soc J 1970; 17: 4-11 2. Brodsky J, Lemmens HJ. Left double-lumen tubes: clinical experience with 1,170 patients. J Cardiothorac Vasc Anesth 2003; 17: 289-98 3. Sentürk M. New concepts of the management of one-lung ventilation. Curr Opin Anaesth 2006; 19: 1-4 4. Brodsky JB. Approaches to hypoxemia during single-lung ventilation. Curr Opin Anaesth 2001; 14: 71-6 5. Hemmerling TM, Bluteau MC, Kazan R, Bracco D. Significant decrease of cerebral oxygen saturation during single-lung ventilation measured using absolute oxymetry. Br J Anaesth 2008; 101: 870-5 6. Bereczki D, Wei L, Otsuka T, et al. Hypercapnia slightly raises blood

ANESZTEZIOLÓGIA ÉS INTENZÍV TERÁPIA 39(4): 2009 219 volume and sizably elevates flow velocity in brain microvessels. Am J Physiol 1993; 264: H1360 H9 7. Ainslie PN, Poulin MJ. Ventilatory, cerebrovascular and cardiovascular interaction in acute hypoxia: regulation by carbon dioxide. J Appl Physiol 2004; 97: 149-59 8. Grichnik KP, Shaw A. Update on one-lung ventilation: the use of continuous positive airway pressure ventilation and positive endexpiratory pressure ventilation-clinical application. Curr Opin Anaesthesiol 2009; 22: 23-30 9. Slinger P. Pro: Low tidal volume is indicated during one-lung ventilation. Anesth & Analg 2006; 103: 268-70 10. Gal TJ. Con: Low tidal volume is indicated during one-lung ventilation. Anesth & Analg 2006; 103: 271-3 11. Tisdall MM, Taylor C, Tachtsidis I, Leung TS, Elwell CE, Smith M. The effect of cerebral tissue oxygenisation index of changes in the concentrations of inspired oxygen and end-tidal CO 2 in healthy, adult volunteers. Anesth & Analg 2009; 109: 906-13 12. Settakis G, Molnar C, Kerényi LL, et al. Acetazolemide as a vasodilatory stimulus in cerebrovascular diseases and conditions affecting the cerebral vasculature. Eur J Neurol 2003; 10: 609-20 13. Molnár C, Settakis G, Sárkány P, Kálmán S, Szabó S, Fülesdi B. Effect of sevoflurane on cerebral blood flow and cerebrovascular resistance at surgical level of anaesthesia: a transcranial Doppler study. Eur J Anaesthesiol 2007; 24: 179-84 14. Kuroda Y, Murakami M, Tsuruta J, Murakawa T, Sakabe T. Preservation of the ration of cerebral blood flow/metabolic rate for oxygen during prolonged anesthesia with isoflurane, sevoflurane, and halothane in humans. Anesthesiology 1996; 84: 555-61 15. Maksimow A, Kaisti K, Aalto S, et al. Correlation of EEG spectral entropy with regional cerebral blood flow during sevoflurane and propofol anaesthesia. Anaesthesia 2005; 60: 862-9