Einfluss des Oxygenatormembrantyps auf die Plasmakonzentration des volatilen Anästhetikums Sevofluran und den Narkoseverlauf während Operationen mit extrakorporaler Zirkulation
Influence of membrane oxygenator type on the plasma concentration of the volatile anaesthetic sevoflurane and the impact on narcosis during operation with extracorporeal circulation
by Jan Martin Molder
Date of Examination:2016-06-22
Date of issue:2016-06-10
Advisor:PD Dr. Stephan Kazmaier
Referee:PD Dr. Stephan Kazmaier
Referee:Prof. Dr. Friedrich Schöndube
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Format:PDF
Abstract
English
INTRODUCTION: The goal of this study was to examine the influence of two customary oxygenators with different diaphragms, expressing a high (polypropylene (PPL)) or low permeability (polymethylpentane (PMP)) for volatile anaesthetics, on the plasma concentration of sevoflurane during extracorporeal circulation. It was to be determined, whether concentrations of sevoflurane, administered before the start of the extracorporeal circulation, can be maintained in patient plasma at clinically relevant levels throughout the extracorporeal circulation without supplementary incorporation of anaesthetic vaporizers in the bypass circuit. METHODS: Twenty patients undergoing coronary artery bypass operation were randomly assigned to either PPL- or PMP-membrane oxygenator models. The concentrations of sevoflurane during extracorporeal circulation were examined in patient plasma and the outlets of heart-lung oxygenators. Furthermore, the amount of additional applied intravenous anaesthetics that were necessary to obtain an adequate anaesthesia were measured and compared between groups. RESULTS: Sevoflurane losses were significantly smaller in the extracorporeal circulation when using a polymethylpentane versus a polypropylene oxygenator. Plasma concentrations of sevoflurane before extracorporeal circulation (PPL 1.15-4.84 (2.49) vs. PMP 1.29-3.97 (3.97) μl×100 ml-1, p=0.62) and five minutes after start (PPL 0.72-2.32 (1.42) vs. PMP 0.98-2.29 (1.68) µl x 100 ml-1, p=0.31) did not differ, however, concentrations measured ten minutes after initiation of extracorporeal circulation showed markedly lower concentrations of sevoflurane in plasma of patients in the PPL-group (PPL 0.48-1.79 (0.93) vs. PMP 0.80-2.15 (1.56) μl×100 ml-1, p=0.02). This difference persisted until ten minutes after the termination of extracorporeal circulation and concentrations were up to two times higher in the group with the PMP-membrane oxygenator. The use of additional intravenous anaesthetics in the PMP-membrane oxygenator group was significantly lower. CONCLUSION: Using a polymethylpentane membrane oxygenator rather than a polypropylene oxygenator significantly reduces the loss of volatile anaesthetics that were applied prior to the extracorporeal circulation and results in significantly higher sevoflurane plasma concentrations. This difference was demonstrated to be relevant for the depth of anaesthesia.
Keywords: volatile anaesthetics; sevoflurane; oxygenator; polymethylpentane membrane; polypropylene membrane
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HINTERGUND: Ziel dieser Studie war es, den Einfluss zweier in der klinischen Routine gebräuchlicher Oxygenatoren mit unterschiedlichen Membranen, bestehend aus Polymethylpenten (PMP) oder aus Polypropylen (PPL), auf die Plasmakonzentration von Sevofluran während der extrakorporalen Zirkulation zu untersuchen. Es sollte geprüft werden, ob mittels der PMP-Membran vs. der PPL-Membran eine klinisch relevante Blutplasmakonzentration von vor dem Start der extrakorporalen Zirkulation appliziertem Sevofluran während des gesamten Zeitraums der extrakorporalen Zirkulation erhalten bleibt ohne eine zusätzliche Einspeisung des volatilen Anästhetikums über einen Vapor in den Frischgasfluss des Oxygenators vorzunehmen. METHODIK: Zwanzig Patienten, welche sich einer elektiven koronaren Bypassoperation unterzogen, wurden randomisiert einer der beiden Gruppen mit unterschiedlichem Membranoxygenator zugeordnet. Die Konzentrationen von Sevofluran wurden während der Operation im Plasma der Patienten und am Oygenatorgasauslass der Herz-Lungen-Maschine gemessen. Es wurde ermittelt, wie hoch der Verbrauch von additiv intravenös verabreichten Anästhetika in der jeweiligen Gruppe war, um eine adäquate Narkosetiefe aufrecht zu erhalten. ERGEBNISSE: Der Verlust von Sevofluran war signifikant geringer wenn ein PMP-Membranoxygenator im Vergleich zu einem PPL-Membranoxygenator verwendet wurde. Die Plasmakonzentration von Sevofluran zeigte vor Beginn (PPL 1.15-4.84 (2.49) vs. PMP 1.29-3.97 (3.97) μl×100 ml-1, p=0.62) und fünf Minuten nach dem Start der extrakorporalen Zirkulation (PPL 0.72-2.32 (1.42) vs. PMP 0.98-2.29 (1.68) µl x 100 ml-1, p=0.31) keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Oxygenatoren. Zehn Minuten nach Beginn der extrakorporalen Zirkulation war jedoch die Sevofluranplasmakonzentration in der Patientengruppe mit PPL-Membranoxygenator im Vergleich zu der PMP-Oxygenator-Gruppe signifikant gefallen (PPL 0.48-1.79 (0.93) vs. PMP 0.80-2.15 (1.56) μl×100 ml-1, p=0.02). Dieser Unterschied hielt bis zehn Minuten nach Beendigung der extrakorporalen Zirkulation an. Zeitweise lag die Sevofluranplasmakonzentration in der Gruppe mit PMP-Membranoxygenator doppelt so hoch. Der Verbrauch von additiv intravenös verabreichten Anästhetika war in der Patientengruppe mit PMP-Membran signifikant geringer. FAZIT: Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass der Gebrauch eines PMP-Membranoxygenators im Vergleich zu einem PPL-Membranoxygenator zu einem signifikant niedrigeren Verlust von Sevofluran über die Membran führt, was in einer höheren, narkoserelevanten Sevofluranplasmakonzentration resultiert.
Schlagwörter: volatile Anästhetika; Sevofluran; Oxygenator; Polymethylpenten-Membran; Polypropylen-Membran