Kohlenstoffdioxidreflexion und Effizienz eines innovativen, verkleinerten Anästhetikareflektors - AnaConDa-S 50ml

Abstract

Die inhalative Sedierung mit dem „anaesthetic conserving device“ (ACD, AnaConDa®, Sedana Medical, Uppsala, Schweden) wird zunehmend verwendet um kritisch kranke Patienten auf der Intensivstation zu sedieren. Aufgrund des hohen volumetrischen Totraumes von 100ml (ACD100) und der Reflexion von Kohlendioxid (CO2) wurden Bedenken bezüglich der Kohlendioxidretention im Patienten bei der Verwendung des ACD100 geäußert. Seit 2017 ist eine kleinere Version des ACD mit 50ml Totraum (ACD50) erhältlich. Methoden: Eine Testlunge wurde mit 500ml Tidalvolumen und 10 Atemzügen pro Minute ventiliert, während konstant CO2 insuffliert wurde. Zu Beginn eines jeden Versuches wurde ein „heat and moisture exchanger“ (HME, Totraum 35ml) konnektiert und der CO2-Fluss so angepasst, dass sich ein endtidales CO2 von 40mmHg einstellte. Nachfolgend wurden entweder das ACD100 oder das ACD50 konnektiert und das endtidale CO2 unter 4 verschiedenen Bedingungen gemessen: Umgebungstemperatur und 1bar Luftdruck (ATP), Körpertemperatur mit Wasserdampf gesättigt (BTPS), und BTPS Bedingungen mit 0,4 und 1,2 Vol% Isofluran (ISO 0,4 Vol%, ISO 1,2 Vol%). In einem zweiten Experiment wurde für beide ACD Modelle das Tidalvolumen unter jeder Bedingung so angepasst, dass sich wieder eine endtidale CO2-Konzentration von 40mmHg einstellte. Um die Reflexionseffizienz der beiden ACD Modelle zu bestimmen, wurde Isofluran mit einer Spritzenpumpe in die Lunge appliziert. Die Isoflurankonzentration wurden im Gleichgewichtszustand mit verschiedenen Spritzenpumpenlaufrauten (0,5 - 20 ml/h) unter ATP und BTPS+CO2 Bedingungen gemessen und die Reflexionseffizienz berechnet. Ergebnisse: Unter allen Bedingungen war das endtidale CO2 mit dem ACD100 höher als mit dem ACD50. Die CO2-Reflexion war unter ATP Bedingungen am höchsten, wurde unter BTPS Bedingungen kleiner und war unter ISO 0,4 Vol% und ISO 1,2 Vol% Bedingungen am geringsten. Neben dem größeren volumetrischen Totraum der beiden ACD Modelle im Vergleich mit einem HME Filter, entsteht durch die CO2-Reflexion ein zusätzlicher reflektiver Totraum welcher mit 40ml (ACD100) und 25ml (ACD50) unter BTPS+CO2 Bedingungen bestimmt wurde. Die Reflektionseffizienz war für beide ACD Modelle unter ATP Bedingungen am größten. Unter BTPS+CO2 Bedingungen war die Reflexionseffizienz über 80% bis 4,2 Vol% mit dem ACD100 und bis 0,4 Vol% mit dem ACD50. Schlussfolgerungen: Während die Isofluranreflexion mit dem ACD50 bei niedrigen Konzentrationen weiterhin ausreichend hoch ist, wird die Kohlendioxidelimination im Vergleich mit dem ACD100 wesentlich geringer beeinträchtigt. Somit ermöglicht das ACD50 den Einsatz der inhalativen Sedierung auch mit niedrigen Tidalvolumina bis 200ml.

Inhalation sedation with the „anaesthetic conserving device“ (ACD, AnaConDa®, Sedana Medical, Uppsala, Sweden) is increasingly used to sedate critically ill patients in the ICU. Because of the high volumetric dead space of 100 ml and the partial reflection of carbon dioxide (CO2), concerns about CO2 retention have been raised when using the ACD 100ml (ACD100). Since 2017, a smaller reflector, ACD 50ml (ACD50), with volumetric dead space reduced to the half is available. Methods A test lung was ventilated with 500 mL, 10 breaths per minute while constantly insufflating CO2. At the beginning of each experiment a heat moisture exchanger (HME, 35ml) was connected while adjusting CO2 flow to reach an end-tidal CO2 of 40mmHg. Successively connecting ACD100 and ACD50, end-tidal CO2 was measured under different conditions: under ambient temperature pressure (ATP), body temperature pressure saturated conditions (BTPS), and BTPS with 0,4 or 1,2Vol% isoflurane (ISO 0,4Vol%, ISO 1,2Vol%). In a second experiment ACD100 and ACD50 were again successively connected. For each reflector tidal volume was stepwise adjusted to maintain normocapnia. To determine reflection efficiency of both ACDs isoflurane was administered into the test lung via a syringe pump. Isoflurane concentrations were measured in steady state at varying isoflurane infusion rates (0,5-20 ml/hour) under ATP and BTPS+CO2. Results Under all conditions ACD100 caused higher end-tidal CO2 than ACD50. CO2 reflection was highest under ATP, less under BTPS, smallest with ISO 0,4Vol% and ISO 1,2Vol%. Beside the enlarged volumetric dead space compared to a normal HME there is an additional reflective dead space of ACD100 and ACD50 which could be quantified as 40ml or 25ml under BTPS with isoflurane, respectively. Regarding the reflection efficiency of both ACDs Isoflurane reflection was highest under ATP. Under BTPS+CO2 reflection efficiency was above 80% up to 4,2Vol% with ACD100 and up to 0,4Vol% when using the ACD50. Conclusions While isoflurane reflection is still sufficient with ACD50 at lower concentrations, CO2 elimination is much less impaired compared to ACD100. Thus, ACD50 allows to use inhalative sedation with tidal volumes as low as 200ml whenever necessary.