Anästhesiologische Probleme in der Neurochirurgie

Transkript

1 Anästhesiologische Probleme in der Neurochirurgie Teil 2 Andreas Lüthi

2 Anästhesiologische Probleme in der Neurochirurgie 2 1. Wirkungen von Pharmaka / Anästhestika 2. Neuroprotektion 3. Das Schädel-Hirn-Trauma

3 Wirkungen von Pharmaka und Anästhetika intrakranieller Druck intrakranielle Compliance zerebrales Blutvolumen 1 zerebraler Perfusionsdruck zytotox./ vasogen. Hirnödem 2 zerebraler Blutfluss Mediatorenfreisetzung zerebrale Hypoxie zerebrale Ischämie Energy Failure Zellschaden Wirkung auf: 1. CBV ( meist Vasoplegie) 2. CBF ( Störung der Autoregulation) 3. Stoffwechsel (Neuron)

4 Wirkungen von Barbituraten dosisabhängige Senkung der CMRO 2 (leichte Sedation bis tiefe Narkose) erhaltene Kopplung: parallele Senkung des CBF Vasokonstriktion Senkung des CBV und des ICP (als Folge) Autoregulation und paco 2 -Antwort bleiben erhalten Barbiturate: am besten untersuchte Hypnotika Achtung: Barbiturate bewirken Vasokonstriktion

5 CBF und CMRO 2 (%) Barbiturate: Plateau - Effekt CBF CMRO 2 Dosierung Thiopental trotz steigender Dosierung keine weitere Abnahme des Stoffwechsels nur Funktionsstoffwechsel erloschen Struktur-Stoffwechsel intakt: kein Strukturschaden nicht toxisch sondern voll reversibel

6 CBF und CMRO 2 (%) Barbiturate: Plateau - Effekt CMRO 2 Koppelung von CBF und CMRO 2 erhalten CBF A am Punkt A gleichzeitig: isoelektrisches EEG chirurgische Anästhesie (Verlust der Schmerzreaktion) Dosierung Thiopental

7 systemische Nebenwirkungen von Anästhetika bei Beurteilung von Anästhetika immer berücksichtigen: Kreislaufdepression CPP Atemdepression paco2 CBF CBV ICP Barbiturate als Beispiel: starke Kreislaufdepression starke Atemdepression starke Kumulation nur zur Einleitung geeignet

8 relevante Aspekte von Anästhetika primäre Aspekte: Wirkung auf CMRO 2 und CBF? Plateaueffekt vorhanden? Kopplung vorhanden? Autoregulation und paco 2 -Antwort unbeeinflusst? systemische Nebenwirkungen: Kreislauf? Atmung? sekundäre Aspekte: günstiger Einfluss auf Liquor-Dynamik? epileptogenes Potential, Auslösung von Myoklonien? antiepileptische Wirkung? vergrösserte Ischämie-Toleranz? neurophysiologisches Monitoring ungestört möglich?

9 Eigenschaften anderer Hypnotika wichtige Unterschiede zu den Barbituraten: Propofol antiemetisch, euphorisierend Mittel der Wahl erheblicher Einfluss auf Atmung und Kreislauf Injektionsschmerz, Fettbelastung Benzodiazepine (Midazolam) weniger potent erste Alternative lange HWZ (~2 Std) Etomidat kreislaufstabiler, weniger Kumulation Myoklonien NNR-Funktion gestört nur zur Einleitung Neuroleptika lange HWZ kaum mehr verwendet Vasodilatation ( -Blockade) möglich extrapyramidale + psychische Nebenwirkungen

10 Opiate / Opioide sind keine Anästhetika: Wirkung mehr subkortikal als kortikal keine sichere Bewusstlosigkeit auch in höchsten Dosen nicht allein einsetzbar (ausser Morphium) CMRO 2, CBF, CBV und ICP kaum beeinflusst Autoregulation und paco 2 -Antwort erhalten Cave: Hypotonie bei (unerkannter) Hypovolämie Atemdepression (bei Einleitung und postoperativ Vorsicht) starker ICP-Anstieg bei vorbestehendem Hirndruck möglich nach Bolusgabe von Fentanyl, Alfentanil, Sufentanil

11 Ketamin NMDA-Rezeptor-Antagonist: stimuliert hirnstammnahe Areale, supprimiert Kortex bewirkt dissoziative Anästhesie (unklarer Wirkmechanismus) stimuliert Sympathikus CMRO 2, CBF Autoregulation und paco 2 -Antwort erhalten Vasodilatation: CBV, ICP (ev. nur bei Spontanatmung) potente Analgesie, bei kleinen Dosen auch ohne Bewusstlosigkeit aber: Halluzinationen, erschwertes Aufwachen neuroprotektive Wirkung wird diskutiert Einsatz in der Neurochirurgie derzeit nicht empfohlen

12 volatile Anästhetika dosisabhängige Entkoppelung, kein Plateau-Effekt trotz abnehmender CMRO 2 unveränderter oder steigender CBF Ausnahme: Isofluran und Sevofluran dosisabhängige Vasodilatation CBV ICP bei Lachgas und Halothan am stärksten paco 2 -Antwort weitgehend erhalten Autoregulation dosisabhängig gestört bis 1.5 MAC kompensierbar durch Hyperventilation (30 40 mm Hg) offene Fragen (Beispiele): Neuroprotektion durch Isofluran? Steal-Phänomene? Eignung von Desfluran?

13 CBF (ml / 100 g / min) CBF (ml / 100 g / min) gestörte Autoregulation Inhalationsanästhetika Dosierung: hoch mittel niedrig Halothan Enfluran Isofluran 50 wach MAP (mm Hg) MAC Autoregulation wird dosisabhängig aufgehoben CBF nimmt dosisabhängig zu bei Halothan am meisten

14 klinisch wichtige Unterschiede volatiler Anästhetika Isofluran + Sevofluran verhalten sich ähnlich wie Barbiturate Halothan starke Vasodilatation ungünstige Liquordynamik Enfluran Krampfäquivalente im EEG > 2 MAC (Bedeutung) ungünstige Liquordynamik Desfluran ICP tendenziell höher CMRO 2 in höherer Dosierung ( adaptation response?) Lachgas wenn allein eingesetzt: CBF, CBV, ICP kombiniert weniger ausgeprägte Effekte Empfehlung: Verzicht

15 Fluss (ml / min) zur Liquordynamik von Anästhetika / Pharmaka ICP (cm H 2 O) Furosemid: P Liquorproduktion Liquorabsorption ICP (cm H 2 O) Halothan: P A 7 14 ICP (cm H 2 O) Aequilibrium ICP (cm H 2 O) Ketamin: A Normale Verhältnisse ICP (cm H 2 O) Enfluran: P A

16 Zusammenfassung: Ziel der Neuroanästhesie CMRO 2 CBF, CBV, ICP Autoregulation und paco 2 -Antwort erhalten rasches, angenehmes Erwachen möglichst frühe neurologische Beurteilbarkeit ohne Atemdepression, Hypertonie, Shivering ungestörte evozierte Potentiale Zerebroprotektion

17 Welches Anästhesieverfahren in der Neurochirurgie breit akzeptierter Standard: Propofol / Remifentanil rasches, angenehmes Aufwachen frühe neurologische Beurteilbarkeit BIS erlaubt sichere, ökonomische Anästhesieführung Alternative: Midazolam / Fentanyl wenn unmittelbar postoperatives Aufwachen nicht möglich (z.b. Schädel-Hirn-Trauma, Revisionseingriffe) Vorteile: keine Fettbelastung, ökonomisch Es existieren keine Daten, welche den Vorteil eines bestimmten Anästhesieverfahrens (Inhalationsanästhetika inklusive) bezüglich Morbidität und Mortalität belegen.

18 ICP (mm Hg) Succinylcholin ohne Präcurarisierung mit Präcurarisierung min (nach Succinylcholininjektion) passagerer Anstieg des ICP für min (theoretisch) unterdrückbar durch Präcurarisierung unter Spitalbedingungen: kein Succinylcholin verwenden (fiberoptische Intubation) Unfallstelle: rasche und sichere Intubation hat Priorität vor ICP-Anstieg

19 Vasopressoren / Vasodilatatoren Vasopressoren: keine Substanz hat besondere Vor- oder Nachteile bezüglich zerebraler Hämodynamik Vasodilatatoren: alle führen zu zerebraler Vasodilatation ausgeprägt : mässig : Nitroprussid Labetalol (Trandate ) Nitrate Urapidil (Ebrantil ) -Blocker Clonidin Ca-Antagonisten -Blocker (Esmolol ) Ganglienblocker

21 Hirnstoffwechsel Deckung des Energiebedarfs im Normalfall: allein durch oxydative Phosphorylierung von Glucose Verbrauch: 50 ml/min O 2, 80 mg/min Glucose begrenzte Speicher für ATP: Bewusstseinsverlust innert 10 sec irreversible Strukturschäden innert wenigen Minuten anaerober Stoffwechsel ist insuffizient: nur 2 statt 38 Mol ATP pro Mol Glucose

22 Neuroprotektion Schutz vor Folgen einer Ischämie 3 Ischämie-Typen unterscheiden: global komplett keine Hirndurchblutung z.b. Kreislaufstillstand global inkomplett reduzierte Hirndurchblutung z.b. Schock fokal inkomplett lokal reduzierte Durchblutung z.b. Clamping, Apoplexie

23 komplette / inkomplette Ischämie komplette Ischämie keine anaerobe Glycolyse, wenig Azidose inkomplette Ischämie Kernzone: komplette Ischämie umgebende Penumbrazone hat O 2 -Mangel: Azidose, aber auch: bessere Erholungschance kurze Perioden von kompletter Ischämie sind weniger schädlich (fehlende Azidose)

24 zerebrale Ischämie Depolarisation der Zellmembran Pfad 1 Ischämie Pfad 2 Versagen der Energieproduktion Anaerober Stoffwechsel 2 statt 38 Mol ATP intrazelluläre Azidose Versagen der Na + -/K + -Pumpe Depolarisation der Zellmembran K + -Ionen nach extrazellulär

25 terminale Depolarisation: Rolle des Calciums Zellmembran depolarisiert Hypoxie Ca 2+ -Anstieg im Cytosol Spannungsgesteuerte Ca 2 - Kanäle öffnen sich Lipolyse und Proteolyse aktiviert Zerstörung der Zellmembran Freisetzung von EAA (Glutamat) Rezeptorgesteuerte Ca 2+ - Kanäle öffnen sich Ca 2+ - Einstrom ins Cytosol permanenter Schaden innert 5-15 Minuten

26 Entwicklung des Ödems Na +, Cl -, Ca 2+ H 2 O Zelle K + Depolarisation der Zellmembran führt zu: Einstrom von Na + -, Cl - -, Ca 2+ -Ionen in die Zelle Ausstrom von K + -Ionen aus der Zelle Einstrom von Wasser intrazelluläres Ödem

27 theoretisch mögliche Angriffspunkte für Protektion Reduktion (mit Hilfe von Pharmaka) von: Stoffwechsel Lactat-Produktion exzitatorischen Neurotransmittern Ca 2+ - Einstrom in die Zelle Lipid-Peroxidasen freien Radikalen

28 Klassen der Neuroprotektiva class mechanism treatments still under investigation NMDA rezeptor antagonists AMPA rezeptor antagonists Necrosis inhibitors Apoptosis inhibitors Necroptosis inhibitors Immunophilin ligands Ovarian hormones antagonists of major ionotropic NMDA-subtype glutamate receptor, suppressing excitotoxic responses antagonists of ionotropic AMPA-subtype glutamate receptor, suppressing excitotoxic response calpain inhibitors (also inhibit some forms of apoptosis) pan-caspase inhibitors prototype inhibitor of caspase-independent cell death necrostatin- 1 ligands that bind to immunophilin proteins that might suppress calcineurin activity or mitochondria permeability transition pore neuroprotective likely through brain-specific hormone receptor subtype(s) aptiganel, eliprodil, memantine, nitromemantines, traxoprodil, ACEA-1416, arcaine zonampanel (YM872), BIIR CL (irampanel) MDL28170, SJA6017, SNJ-1945 M826, MX1013, IDN-6566, IDN- 5370, minocycline, dexamethasone cyclosporine A, DEBIO-025, UNIL025, NIM811. FK506 estrogen, progesterone Erythropoietin Hypothermia hypoxia-induced cytokine/hormone that suppress neuronal apoptosis by acting on brain erythropoietin receptors body or brain cooling to reduce metabolic load on injured brain recombinant huma erythropoietin 33 C for at least 48h

29 Barbiturate klassische Substanzen zur Neuroprotektion Senkung des Energieverbrauchs Reduktion der Durchblutung Kurzzeiteinsatz unbestritten In Studien konnte der erwartete neuroprotektive Effekt nicht erhärtet werden: siehe dazu: Roberts I: Barbiturates for traumatic brain injury. Cochrane Database Syst. Rev. 2000: 365 (9475):

30 Hypothermie 1 erwiesene neuroprotektive Wirkung in der Herzchirurgie aber: Hypothermie vor Ereignis milde Hypothermie: C moderate Hypothermie: C akzeptiert als Methode unmittelbar nach Kreislauf-Stillstand Metaanalyse von Holzer 2005 Bedeutung beim Schädel-Patienten noch unklar IHAST: neurologischer Outcome bei SAB nicht besser, Todd 2005 Single-center Studie mit positivem Outcome (n=66), Liu 2006 Single-center Studie mit positivem Outcome (n=90), Qiu 2006 Single-center Studie mit positivem Outcome (n=80), Qiu 2007 NABISH-1: Multicenter Studie ohne Benefit mit methodischen Fehlern (n=392), Clifton 2005 NABIS:H II: kein Benefit (n=232), Clifton 2011 Therapeutic Hypothermia for Severe Traumatic Brain Injury in Japan: neue Multicenter Studie läuft (2002 bis 2008), und läuft immer noch

31 Hypothermie 2

32 Hypothermie 3 bekannte oder vermutete Wirkmechanismen: Stoffwechselreduktion Blockade exzitatorischer Mechanismen Ca 2+ -Antagonismus Vermeiden von Hypo- / Hyperperfusion Etablierung: sehr hoher Aufwand nicht unbedeutende Nebenwirkungen: Rhythmusstörungen Störung von Gerinnung, Wundheilung, Infektabwehr

33 Hypothermie 4 methodische Probleme: optimale Temperatur optimale Dauer optimale Gestaltung der Wiedererwärmung Fazit bezüglich Temperatur: Hypothermie: noch keine klinische Anwendung milde spontane Hypothermie tolerieren (kein Shivering) Hyperthermie: nachgewiesen nachteilig konsequent therapieren

34 Blutzucker 1 Hirnschädigung + erhöhter Blutzucker erhöhte Morbidität und Mortalität unklar: erhöhter Blutzucker: Ursache oder Folge? ist Insulin neuroprotektiv? es gibt gute Gründe, Hyperglykämien mit Insulin aggressiv zu therapieren Evidenz steht noch aus Hypoglykämien sicher vermeiden

35 Nadir Glukose, mmol/l Blutzucker Naidech et al.: Neurocrit Care 2010;12:181 schlechteres 3-Monats- Neuro-Outcome mit niedrig-normalen Tiefst- BZ-Wert Relevanz der Studie unklar retrospektiv, n = 172 striktes BZ-Management möglicherweise risikobehaftet

36 Anästhetika und Hypnotika Neuroprotektion möglich durch: Reduktion des cerebralen Metabolismus Unterdrückung von Krämpfen Reduktion des intrazellulären Calciums Reduktion von freien Radikalen Blockierung der Glutamat-Toxizität Evidenz steht aus

37 Magnesium mögliche Neuroprotektion durch: Reduktion der Glutamat-Freisetzung Blockade der NMDA-Rezeptoren Relaxation Gefässmuskelzellen Durchblutung Blockade des Calcium-Eintritts über spannungs-abhängige Calcium-Kanäle grosse enttäuschende Phase III Studie, Resultate noch nicht veröffentlicht (Temkin, Washington) Westermaier 2010: Reduktion von Vasospasmen bei SAB Wong 2010: kein Benefit bei SAB Enthusiasmus eher wieder gedämpft

38 Progesteron mögliche Neuroprotektion (tierexperimentell) durch: Modulation der exzitatorischen Mechanismen Wiederherstellung der BHS Reduktion Hirnödem Down-Regulation der inflammatorischen Cytokine Kaskade vermindert Apoptose Phase II- Studie mit möglicher positiver Wirkung (Wright 2007) Xiao 2008: Outcome-Verbesserung durch Progesteron Progesteron reduziert Mortalitätsrate bei SHT und verbessert den klinischen Outcome bis 6 Monate nach Behandlung (Evidenz-Level 1; Meyer et al.: Brain Injury 2010)

39 weitere Substanzen zur Neuroprotektion NMDA-Rezeptor-Blocker Traxoprodil, ACEA 1416 und Arcaine im Tierexperiment Calcium-Antagonisten Nimodipin: bewiesene Wirkung bei SAB Erythropoietin

40 Reperfusionsschaden: Ablauf 1. Hyperämie-Phase (Dauer: ca. 15 min) 2. postischämische Hypoperfusion therapieresistente Vasokonstriktion (Ca 2+, Thromboxane) Schwellung der Endothelzellen, Anhaftung von Lc und Tc Hirnödem als Folge der Ischämie 3. Reperfusionsphase: aktivierte Lipolyse O 2 -Radikale zerstören Zellmembran natürliche Abwehr gegen O 2 -Radikale erniedrigt

41 mögliche Massnahmen Vermeiden von Hyperperfusion (Hypertonie) und Hyperoxie (?) Einsatz von Radikalfängern: Barbiturate (?) 21-Aminosteroide: Tirilazad (?) Schutz der Zellmembran vor Radikalen durch Corticoide noch wenig klinische Bedeutung

42 Neuroprotektion: Zusammenfassung Neuroprotektion Gegenstand klinischer Forschung noch wenig klinische Bedeutung klinisch einzig etabliert: Nimodipin bei SAB unumstritten: strenge Blutzucker-Kontrolle Hypothermie gute Option trotz z. Zt. eher negativer Bewertung aktuell: Magnesium, Progesteron und Erythropoietin eine Hoffnung?

43 Neuroprotektion: Zusammenfassung 2 Fukuda S et al.: Cerebral protection, BJA 2007; 99: 10-17

45 klinische Beurteilung des SHT keine detaillierte neurologische Untersuchung möglichst bald CT wichtige klinische Aspekte: Glasgow Coma Scale (GCS) Pupillen: Grösse und Reaktion Kriterien häufig erheben wichtig ist der Verlauf Mydriasis einseitig Hämatom? beidseitig Einklemmung des Hirnstammes? sehr rasches Handeln erforderlich

46 Glasgow Coma Scale (GCS) Kriterium Augenreaktion (4 Punkte) verbale Reaktion (5 Punkte) motorische Reaktion (6 Punkte) spontan auf Geräusche auf Schmerz nicht orientiert verwirrte Unterhaltung unangemessene Worte unverständliche Geräusche keine kommt Aufforderungen nach lokalisiert Schmerz zieht normal zurück auf Schmerz beugt auf Schmerz streckt auf Schmerz keine Punkte: höchste Punktzahl

47 Bemerkungen zum GCS gute Korrelation mit der Schwere der Verletzung gute Korrelation mit dem Outcome ideal zur Beobachtung des Verlaufs Schweregrad einer Hirnverletzung: 3-8 schwer 9-12 mittelschwer leicht GCS < 8: Mortalität > 35 % Intubation meist zwingend

48 Behandlung des SHT Primärschaden ist unbeeinflussbar Vermeiden von Sekundärschäden wichtigstes Sekundärproblem paco 2 Behandlungsziele Atmung: suffiziente Atmung / Beatmung ohne Pressen und Husten Normoxie pao 2 > 100 mm Hg, SaO 2 > 95% Normokapnie paco mm Hg

49 Behandlungsziele Kreislauf wichtigster Punkt: CPP 70 mm Hg MAP mm Hg wenn nötig rasch Vasoaktiva (Noradrenalin) Wichtig: ein solitäres SHT verursacht keinen Schock (exkl. Kinder) Begleitverletzungen suchen Kraniotomie nur bei suffizientem Kreislauf und intakter Gerinnung

50 weitere wichtige Aspekte 10 % der SHT-Patienten haben gleichzeitig ein HWS- Trauma (verhindere unvorsichtige Intubation) Krämpfe konsequent behandeln Neuroprotektion kommt zur Zeit nur bei SAB in Frage keine Volumenrestriktion: kein positiver Einfluss auf Ödem negativer Einfluss auf Viskosität Cushing-Reflex: Vorsicht bei unüberlegter BD-Senkung keine Prognose stellen (es ist nicht möglich)

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53 Cooper et al.: NEJM 2011

54 Cooper et al.: NEJM 2011