Der Einfluss von Propofol- und Sevoflurananästhesie auf die Stabilität des oberen Atemweges
In dieser Studie werden die Auswirkungen von Sevofluran und Propofol auf die Stabilität des oberen Atemwegs bei standardisierter Anästhesietiefe untersucht. Zu diesem Zweck erhielten 12 gesunde Freiwillige sowohl eine Sevofluran-, als auch eine Propofol-induzierte Allgemeinanästhesie mit variierter, definierter Anästhesietiefe.
Es wurde die Beziehung zwischen anästhesiebedingten Veränderungen der respiratorischen Aktivität des Atemwegsdilatators Musculus Genioglossus und Veränderungen des Schließdruckes des oberen Atemwegs (PCLOSE) untersucht. Die Versuchspersonen erhielten in randomisierter Reihenfolge eine Sevofluran und eine Propofol Allgemeinanästhesie. Nach einer anfänglichen Propofol Plasmakonzentration von 3,7 μg/ml, beziehungsweise 1,5 Vol % end-exspiratorischen Sevoflurans, wurden die Konzentrationen anhand eines Auf-Ab-Protokolls in Abhängigkeit von der Reaktion auf einen standartisierten Schmerzreiz um eine mittlere effektive Dosis (ED50) titriert und die Anästhesietiefe wurde elektroencephalographisch (mittels bispectralem Index) gemessen. Die Atemgaszufuhr wurde zur Messung des Schließdrucks des oberen Atemwegs mehrfach mit Hilfe eines externen Verschlussventils unterbrochen, was Inhalationsversuche und das sukzessive Kollabieren des oberen Atemweges zur Folge hatte. Der Atemwegsdruck oberhalb und unterhalb des kollapsiblen retroglossalen Atemwegssegments wurde mit Hilfe von Drucksensoren nahe der Epiglottis und in der Atemmaske analysiert. Messungen der Spontanatmung erfolgten sowohl bei atmosphärischem (Atemgasflusslimitierung), als auch bei erhöhtem end- exspiratorischem Druck (keine Flusslimitierung). Anästhesia führt zu einer signifikanten (p<0,001) dosisabhängige Wirkung auf den PCLOSE. Bei tiefer Anästhesie (Dosis >ED50) wurden signifikant positivere PCLOSE-Werte gemessen als bei weniger tiefer Anästhesie (Dosis <ED50, -10,75 ± 4,53 cmH2O gegenüber -11,26 ± 4,42 cmH2O; p=0,001). Die phasische Aktivität des Atemwegsdilatators Musculus Genioglossus war bei tiefer Anästhesie um ein Viertel reduziert verglichen mit oberflächlicher Anästhesie (32,8 ± 2,1 % der maximal Aktivität gegenüber 26,0 ± 1,8 %; p<0,01). Bei flacher Anästhesie (BIS-Werten ≥ 40) zeigten die Versuchspersonen, sowohl unter Sevofluran-, als auch unter Propofolgabe einen signifikant stabileren oberen Atemweg als bei tiefer Anästhesie (BIS-Werte <40). Bei flacher werdender Anästhesietiefe nahm die Stabilität des oberen Atemweges mit der phasischen Musculus Genioglossus Aktivität zu. Im Vergleich zwischen Sevofluran und Propofol über beide Anästhesietiefen hinweg wurde kein signifikanter Unterschied des PCLOSE beobachtet (11,0 ± 4,8 cmH2O gegenüber -11,0 ± 4,0 cmH2O).
Propofol und Sevofluran zeigen einen dosisabhängigen und ähnlichen destabilisierenden Effekt auf die Stabilität des oberen Atemwegs. Der Effekt der Anästhetika auf die Kollabilität kann zum Teil durch die hemmende Wirkung von Anästhetika auf die Aktivität des Musculus Genioglossus erklärt werden.
Background: Volatile anesthetics and propofol impair upper airway stability and possibly respiratory upper airway dilator muscle activity. The magnitudes of these effects have not been compared at equivalent anesthetic doses. We hypothesized that upper airway closing pressure is less negative and genioglossus activity is lower during deep compared with shallow anesthesia.
Methods: In a randomized controlled crossover study of 12 volunteers, anesthesia with propofol or sevoflurane was titrated using a pain stimulus to identify the threshold for suppression of motor response to electrical stimulation. Measurements included bispectral index, genioglossus electromyography, ventilation, hypopharyngeal pressure, upper airway closing pressure, and change in end-expiratory lung volume during mask pressure drops.
Results: A total of 393 attempted breaths during occlusion maneuvers were analyzed. Upper airway closing pressure was significantly less negative at deep versus shallow anesthesia (−10.8 ± 4.5 vs. −11.3 ± 4.4 cm H2O, respectively [mean ± SD]) and correlated with the bispectral index (P < 0.001), indicating a more collapsible airway at deep anesthesia. Respiratory genioglossus activity during airway occlusion was significantly lower at deep compared with light anesthesia (26 ± 21 vs. 35 ± 24% of maximal genioglossus activation, respectively; P < 0.001) and correlated with bispectral index (P < 0.001). Upper airway closing pressure and genioglossus activity during airway occlusion did not differ between sevoflurane and propofol anesthesia.
Conclusions: Propofol and sevoflurane anesthesia increased upper airway collapsibility in a dose-dependent fashion with no difference at equivalent anesthetic concentrations. These effects can in part be explained by a dose-dependent inhibiting effect of anesthetics on respiratory genioglossus activity.
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