Wpływ znieczulenia zewnątrzoponowego piersiowego na zmienność rytmu serca po pionizacji

Anest Inten Terap 2004; 36, 97-102

Ogólnie znane są zaburzenia równowagi układu autonomicznego, występujące po wykonaniu blokady zewnątrzoponowej, które mogą być przyczyną istotnych reakcji hemodynamicznych, np. hipotonii ortostatycznej, utrudniających wczesną pionizację po operacji. Większość dotychczasowych badań oceniających wpływ znieczulenia zewnątrzoponowego piersiowego (TEA) na równowagę układu autonomicznego, oparto głównie na ocenie reakcji hemodynamicznych [1, 2, 3, 4].

Równowagę układu autonomicznego serca można badać za pomocą analizy zmienności rytmu serca (HRV), która pozwala na obiektywną jej ocenę [5]. Jednak wyniki badań oceniających wpływ TEA na HRV u pacjentów pozostających tylko w pozycji leżącej są sprzeczne [6, 7, 8]. Wprowadzenie do badań próby pionizacji, która wywołuje w HRV zmiany charakterystyczne dla zwiększonej aktywności współczulnej, mogłoby pozwolić na lepszą ocenę zmniejszenia jego aktywności po TEA. Pionizacja pacjenta powoduje w analizie HRV zwiększenie współczynnika LF/HF (LF – moc widma o niskiej częstotliwości i HF – wysokiej częstotliwości) [3, 9, 10, 11, 12, 13]. Potwierdzeniem tego założenia są badania Hopfa i wsp., wskazujące na całkowite zahamowanie zwiększenia współczynnika LF/HF po pionizacji u chorych znieczulanych TEA [3]. Natomiast Reiz i wsp. [12] stwierdzili jedynie częściowe zahamowanie zwiększenia współczynnika LF/HF po pionizacji, co mogło być wynikiem stosowania, w porównaniu do badań Hopfa i wsp., znacznie mniejszej dawki bupiwakainy (15 mg vs. 52,5 mg). Ponieważ w praktyce klinicznej najczęściej stosuje się dawki pośrednie, postanowiono zbadać wpływ 25-30 mg (5-6 ml 0,5% roztworu) bupiwakainy, podanej przez cewnik zewnątrzoponowy piersiowy chorym w okresie przedoperacyjnym na zachowanie się HRV przed i po pionizacji, rejestrując jednocześnie częstość objawów hipotonii ortostatycznej.

Po uzyskaniu zgody Komisji Bioetycznej AM w Lublinie oraz świadomej zgody badanych, do pracy zakwalifikowano chorych dorosłych, płci męskiej, znieczulanych do planowych operacji przełyku, płuc, żołądka lub aorty brzusznej, po których stosuje się w naszej klinice TEA w celu analgezji pooperacyjnej. Kwalifikację chorych przeprowadzano na 4-5 dni przed zabiegiem. W dniu poprzedzającym operację chorym zakładano cewnik zewnątrzoponowy w piersiowym odcinku kręgosłupa (Th₄-Th₅ do torakotomii lub Th₇-Th₈ – do operacji w nadbrzuszu). Cewnik wprowadzano u chorych przytomnych, najczęściej w pozycji siedzącej. Podawano dawkę testową 3 ml 0,5% bupiwakainy, którą po 10 min uzupełniano dawką dodatkową 2-3 ml 0,5% bupiwakainy. Po 30 min od ostatniej dawki oceniano zakres znieczulenia (wrażliwości na zimno) i wykonywano próbę pionizacji.

Test pionizacji przeprowadzano: kilka dni przed operacją – badanie A, w przeddzień operacji dwukrotnie – 30 min po założeniu cewnika zewnątrzoponowego – badanie B, a następnie 30 min po wykonaniu TEA – badanie B´. Przed pionizacją pacjent pozostawał w pozycji leżącej przez 30 min. Pionizację wykonywano przez zmianę pozycji z leżącej do stojącej „w jednym ruchu” w ciągu ok. 30 s [4]. Piętnaście minut przed pionizacją wykonywano 3-krotnie pomiary ciśnienia tętniczego skurczowego i rozkurczowego (nieinwazyjną metodą automatyczną) i częstości akcji serca (pulsoksymetria przezskórna). Rejestrowano również częstość oddechów. Podstawowe parametry hemodynamiczne rejestrowano 1, 2, 3 i 5 min po pionizacji. Porównano średnie wartości hemodynamiczne przed pionizacją z uzyskanymi po pionizacji.

Hipotonię ortostatyczną (HO) rozpoznawano w przypadku obecności po pionizacji jednego z objawów przedmiotowych lub subiektywnych. Jako objawy przedmiotowe HO przyjęto zmniejszenie wyjściowego skurczowego ciśnienia tętniczego o ponad 20 mm Hg (2,67 kPa), lub zmniejszenie rozkurczowego ciśnienia tętniczego o ponad 10 mm Hg (1,33 kPa), bezpośrednio po pionizacji (do 5 min) [14]. Jako objawy subiektywne HO przyjęto wystąpienie uczucia osłabienia i niepokoju, zawrotów głowy, zaburzeń widzenia, nudności, wymiotów lub obniżenia napięcia posturalnego mięśni, które zmuszały do przerwania próby pionizacji.

Rejestrację HRV metodą Holtera prowadzono w czasie całej próby pionizacji (obejmując pozycję leżącą i stojącą) za pomocą 3-kanałowego rejestratora Holtera (DM-400 DRG MedTek, Niemcy), niekodowanego sygnału EKG (pasmo przenoszenia 0,05-100Hz), na kasetach z prędkością przesuwu taśmy 1 mm s^-1 oraz automatycznym zapisem impulsów kalibracyjnych (1mV, 1Hz; przez 8 min. na początku rejestracji). Moment pionizacji zaznaczano na rejestratorze przyciskiem event. Rejestrator holterowski włączano od chwili rozpoczęcia badań w pozycji leżącej i wyłączano po wykonaniu próby pionizacji. Rejestracji dokonywano na oddzielnych kasetach magnetofonowych u indywidualnych pacjentów. Przy komputerowej analizie zapisu wykorzystano program „Medilog Suprima”, wcześniej korygując ręcznie uzyskane parametry.

Wśród uzyskanych danych oceniano parametry analizy czasowej: SDNN (odchylenie standardowe od średniej wartości RR), SDANN (odchylenie standardowe od średniej wartości RR w kolejnych 5-minutowych przedziałach), SDNNin (średnia z odchyleń standardowych w kolejnych 5-minutowych przedziałach), mRR (średnia wszystkich odstępów RR rytmu zatokowego), rMSSD (pierwiastek kwadratowy ze średniej sumy kwadratów różnic między kolejnymi odstępami RR), pNN50 (odsetek różnic między kolejnymi odstępami RR przekraczających 50 ms) oraz analizy częstotliwościowej: TP (moc całkowita widma o zakresie od 0,0033 do 0,4 lub 0,5 Hz), VLF (spektrum bardzo niskich częstotliwości od 0,0033 do 0,04 Hz), LF (spektrum niskich częstotliwości od 0,04 do 0,15 Hz), HF (spektrum wysokich częstotliwości od 0,15 do 0,4 lub 0,5 Hz) i współczynnik LF/HF, dotyczące całego badanego okresu oraz 30-minutowych okresów przebywania w pozycji leżącej, a także 5-minutowych okresów pionizacji. W analizie częstotliwościowej oceniano zarówno wartości bezwzględne, jak i przekształcone na wartości względne (%), naturalne oraz logarytmiczne w celu wykazania istotnych statystycznie zmian.

Ocena minimalnej wielkości grupy badanej. W badaniach wstępnych po wykonaniu TEA obserwowano, że częstość występowania HO zwiększała się z 9% do 27%. Różnica ta stanowiła zmianę rzędu 67% (P2; 18/27x100%). Jako próg istotności statystycznej przyjęto zwiększenie o 25% (P1) częstości epizodów HO. W związku z tym dla przyjętej siły badań 95% (błąd typu II = 0,05) i błędu a=0,05 (błąd typu I), zakładając stosowanie testu nieparametrycznego (dwustronnego), obliczona minimalna konieczna wielkość grupy badanej wynosi 31 pacjentów (InStat, Version 1.12a; GraphPAD Software, USA).

Ocena znamienności statystycznej różnic (wewnątrzgrupowych) w częstości występowania objawów HO była przeprowadzona za pomocą testu nieparametrycznego McNemara. Wyniki charakteryzujące się rozkładem normalnym (wartości hemodynamiczne), przedstawiono i porównano jako średnie arytmetyczne z miarą rozrzutu wyników ± SEM (błąd standardowy średniej) stosując jednopróbkowy test t-Studenta. Znamienność statystyczną we wszystkich testach przyjęto przy poziomie błędu P <0,05. Natomiast ocenę znamienności statystycznej różnic wewnątrzgrupowych w analizie HRV (przed vs.po pionizacji, przed i po wykonaniu TEA) przeprowadzono za pomocą testu t-Studenta jednopróbkowego dla danych parametrycznych skorelowanych.

Badaniami objęto 35 kolejnych chorych, spełniających kryteria przyjęte w założeniach pracy, u których planowano wykonanie operacji przełyku, żołądka lub aorty brzusznej. Średni wiek badanych wynosił 58±2 lata, a masa ciała 70±2 kg.

Próby pionizacji wywołały hipotonię ortostatyczną przed wykonaniem TEA u 3 chorych. Podanie 5-6 ml 0,5% bupiwakainy w TEA powodowało po 30 min zniesienie czucia zimna w zakresie dermatomów Th₂-Th₁₂ u wszystkich chorych. Po wykonaniu TEA obserwowano znamienne statystycznie zwiększenie liczby chorych z objawami hipotonii ortostatycznej (tab. I). Dwóch z nich wymagało przetoczenia płynów oraz podania atropiny z powodu bradykardii. Obserwowano również znamienne statystycznie przyspieszenie akcji serca. Pionizacja wywoływała niewielkie, ale znamienne statystycznie zwiększenie średniego skurczowego i rozkurczowego ciśnienia tętniczego krwi przed wykonaniem TEA. Reakcji tej nie obserwowano po wykonaniu TEA.

Znieczulenie TEA powodowało u pacjentów pozostających w pozycji leżącej znamienne statystycznie zwiększenie SDNN oraz SDANN (ryc. 1). Obserwowano również dwukrotne zwiększenie wartości bezwzględnych TP oraz jego składowych VLF i LF, przy niewielkiej zmianie HF (ryc. 2, przed pionizacją). Pozostałe parametry czasowej zmienności rytmu serca (mRR, SDNNin, rMSSD i pNN50) nie ulegały istotnym zmianom. Nie obserwowano również zmian wartości logarytmicznych, znormalizowanych i odsetkowych mocy widma oraz wskaźnika LF/HF.

Pionizacja, przed i po wykonaniu znieczulenia TEA, powodowała zmniejszenie bezwzględnych wartości mocy widma całkowitego (TP) i jego składowych VLF i HF, podczas gdy składowa LF nie ulegała zmianie (ryc. 2). Pionizacja przed znieczuleniem wywoływała znamienne statystycznie zwiększenie odsetkowej składowej LF% widma całkowitego, pozostając bez wpływu na składowe VLF% i HF% (ryc. 3). Jednocześnie obserwowano zwiększenie wskaźnika LF/HF w wyniku pionizacji (ryc. 4). Po wykonaniu znieczulenia TEA, w czasie pionizacji nie obserwowano istotnych zmian składowych odsetkowych widma całkowitego (ryc. 3) oraz wskaźnika LF/HF (ryc. 4).

Pionizacja jest wykorzystywana w wielu badaniach HRV, jako dodatkowy test, oceniający reaktywność układu współczulnego [11]. Przez zwiększenie aktywności układu współczulnego serca wywołuje ona charakterystyczne zmiany w HRV. W spoczynku obie składowe TP, LF i HF, cechuje podobna wartość. Aktywacja układu współczulnego podczas pionizacji wywołuje zmniejszenie TP i zwiększenie wskaźnika LF/HF [3, 9, 10, 12, 13]. W naszych badaniach potwierdzono w okresie przed wykonaniem TEA występowanie znamiennego zmniejszenia TP w wyniku pionizacji, oraz jej składowych VLF i HF. Obserwowano również zwiększenie wartości względnej (odsetkowej) LF% w stosunku do TP i zwiększenie stosunku LF/HF.

Kochiadakis i wsp. [10, 15] badali zmienność rytmu serca u chorych z tendencją do zapaści i omdleń. Autorzy potwierdzili zależność pomiędzy obniżeniem wartości składowych mocy LF i HF a stopniem pionizacji, natomiast nie obserwowali istotnych zmian wskaźnika LF/HF. Ponieważ w grupie kontrolnej obserwowano natychmiastowe zwiększenie wskaźnika LF/HF po pionizacji, brak tej reakcji u badanych przemawiał za zmniejszoną reaktywnością układu współczulnego po pionizacji. Obserwacje te zostały ostatnio potwierdzone przez autorów z innego ośrodka [16].

Bardzo interesujące wyniki przedstawili Kimura i wsp. [17], którzy ocenili analizę spektralną uzyskaną u dwóch pacjentów, u których wystąpiło całkowite znieczulenie podpajęczynówkowe, z utratą przytomności i zahamowaniem czynności ośrodków oddechowego i krążenia. Na pełne zahamowanie aktywności autonomicznej wskazywał brak HRV, obserwowany bezpośrednio po wystąpieniu znieczulenia. Powrót HRV miał charakterystyczny przebieg, z początkowym utrzymywaniem się zmniejszonej mocy składowej LF i zwiększonej HF do czasu powrotu świadomości. Bezpośrednio po powrocie świadomości wartość mocy składowej HF uległa obniżeniu, a LF zwiększeniu. Podobnie Introna i wsp. [18] obserwowali bezpośrednio po wykonaniu wysokiego znieczulenia podpajęczynówkowego (Th_3-4) znamienne zmniejszenie HRV, w zakresie obu składowych LF i HF. Przy wyż-szym poziomie znieczulenia zmienność rytmu serca ulegała również całkowitemu zmniejszeniu. Podobnie Kawamoto i wsp. [6,19] obserwowali zmniejszenie widma LF i wskaźnika LF/HF oraz zwiększenie HF po wykonaniu wysokiej TEA oraz stwierdzili zależność tych zmian od zakresu znieczulenia. Im był on wyż-szy tym bardziej zwiększała się aktywność przywspółczulna (HF). Natomiast efekt przeciwny TEA, w postaci zwiększenia wskaźnika LF/HF obserwowali Licker i wsp. [7]. Inni autorzy nie obserwowali istotnych zmian w zmienności rytmu serca po wykonaniu TEA [3, 20, 21]. Tak różne wyniki mogą wynikać z różnic w przyjętych standardach analizy HRV oraz udziału innych czynników dodatkowych zwiększających aktywność współczulną, a także niestosowania w tych badaniach testu pionizacji.

Zwiększenie aktywności współczulnej w reakcji na pionizację może zależeć od wieku. Piccirillo i wsp. [22], porównując HRV u osób w różnym wieku, stwierdzili znacząco wyższe wartości składowych LF i HF, wyjściowo i po pionizacji, przed 60 r.ż. White i wsp. [23] obserwowali u zdrowych ochotników w wieku poniżej 30 lat występowanie silniejszych reakcji hemodynamicznych (zwiększenie częstości akcji serca, skurczowego i rozkurczowego ciśnienia tętniczego), wywołanych pionizacją. Ostatnio Ruiz i wsp. [24] potwierdzili występowanie istotnego zwiększenia wartości wskaźnika LF/HF po pionizacji u młodych osób poniżej 35 r.ż., podczas gdy różnice u starszych osób, powyżej 60 r.ż., nie były już tak wyraźne. Wyniki te wskazują na słabnącą z wiekiem reaktywność układu współczulnego. W naszych badaniach wiek pacjentów nie był istotnie zróżnicowany, co eliminuje ewentualny jego wpływ na analizę HRV.

Wykonanie TEA powodowało w naszych badaniach istotne zwiększenie HRV. Zmiany dotyczyły zarówno parametrów czasowych jak i częstotliwościowych analizy. Znamiennemu zwiększeniu uległy: SDNN, SDANN oraz TP i jego składowe VLF i LF. Moc składowej HF również zwiększyła się, aczkolwiek nieznamiennie statystycznie. Wyjściowa, niska zmienność rytmu serca u większości badanych chorych, mogła wynikać z silnej aktywności współczulnej związanej z lękiem przed operacją [25]. TEA, hamując aktywność współczulną, powodowało charakterystyczne zwiększenie HRV, w zakresie analizy czasowej jak i częstotliwościowej. Na zahamowanie aktywności współczulnej po wykonaniu TEA jednoznacznie wskazuje brak reakcji w postaci zwiększenia wskaźnika LF/HF po pionizacji. Podobny wpływ TEA, hamujący całkowicie aktywność współczulną, po podaniu znacznie większej dawki bupiwakainy obserwowali Hopf i wsp. [3]. Reiz i wsp. [12] stwierdzili jedynie częściowe zmniejszenia aktywności współczulnej po podaniu mniejszej niż w naszych badaniach dawki bupiwakainy, obserwując częściowe zahamowanie zwiększenia współczynnika LF/HF po pionizacji. Podobnie, minimalne zmiany hemodynamiczne w czasie wczesnej mobilizacji po operacjach obserwowano po podaniu małej dawki bupiwakainy z opioidami w TEA – z morfiną [4] lub z fentanylem [26]. Obserwacje te wskazują na krytyczne znaczenie wielkości dawki bupiwakainy dla wywołania całkowitego lub częściowego zahamowania aktywności współczulnej. Zastosowanie analizy HRV z próbą pionizacji pozwala na potwierdzenie zahamowania aktywności współczulnej po wykonaniu TEA.

1. Piersiowe znieczulenie zewnątrzoponowe powoduje zwiększenie ogólnych parametrów zmienności rytmu serca, jak odchylenie standardowe od średniej wartości odstępów RR w analizie czasowej oraz mocy widma całkowitego i jego składowe w analizie częstotliwościowej, pozostając jednocześnie bez wpływu na pozostałe parametry, w tym charakterystyczny dla aktywności współczulnej stosunek składowej niskiej częstotliwości do składowej wysokiej częstotliwości (wskaźnik LF/HF).

2. Wykorzystanie próby pionizacji w analizie zmienności rytmu serca umożliwia potwierdzenie zmniejszenia aktywności współczulnej po wykonaniu piersiowego znieczulenia zewnątrzoponowego, przez zahamowanie wzrostu wskaźnika LF/HF indukowanego pionizacją.