Effekt des Thermocyclings auf das Reflexionsverhalten von volatilen Anästhetika nach Applikation von Kohlendioxid

Abstract

Einleitung: Während intensivmedizinischer Therapie kommt es häufig zur Notwendigkeit einer Sedierung, um seelische Belastungen und negative Erinnerungen zu reduzieren. Durch ein Reflexionsdevice wie das Sedaconda-ACD-S (Sedana Medical, Danderyd, Schweden) gelingt es, volatile Anästhetika effizient auf der Intensivstation zu verabreichen. Ein Großteil des Anästhetikums wird während der Exspiration im Reflexionsdevice zurückgehalten und bei der nächsten Inspiration wieder zurückgegeben. Aufgrund des klimaschädlichen Potentials volatiler Anästhetika erscheint es sinnvoll, Möglichkeiten zu erforschen, die die Effizienz des Reflexionsdevice verbessern und den Verbrauch volatiler Anästhetika weiter senken. Methoden: Mit einem Intensivbeatmungsgerät wurde eine Testlunge mit einem Tidalvolumen von 500 ml und einer Atemfrequenz von 10/min kontrolliert beatmet. In der Testlunge wurden konstant Körperbedingungen (37 °C und Luftfeuchtigkeit > 95 %) hergestellt. Isofluran wurde über eine Spritzenpumpe mit unterschiedlichen Laufraten (0,5, 1, 2 und 5 ml/h) über ein Sedaconda-ACD-S verdampft. Nach Erreichen eines stabilen Zustands wurde die Isoflurankonzentration in der Testlunge gemessen und die Reflexionseffizienz berechnet. Zusätzlich wurde eine physiologische Kohlendioxidkonzentration (35-45 mmHg) in der Testlunge etabliert. Der Anästhetika-Reflektor wurde während der Inspiration auf 37 °C erwärmt und während der Exspiration auf 12 °C bzw. 1 °C abgekühlt (Thermocycling), wodurch eine Temperaturdifferenz von 25 °C (Δ25) bzw. 36 °C (Δ36) zu Stande kam. Ergebnisse: Nach der Applikation von Kohlendioxid wurden niedrigere Isoflurankonzentrationen in der Testlunge erreicht. Durch den Effekt des Thermocyclings (Δ25) konnte bei allen Laufraten trotz Anwesenheit von Kohlendioxid eine signifikant höhere Isoflurankonzentration erreicht werden. Intensivierte man das Thermocycling durch eine größere Temperaturdifferenz (Δ36), stieg die erreichte Isoflurankonzentration für die Laufraten 0,5, 1 und 2 ml/h weiter. Eine Interpolation unserer Daten zeigt, dass, um eine Zielkonzentration von 0,4 (0,6) Vol% Isofluran zu erreichen, die Laufrate von 1,17 (1,86) ml/h auf 0,77 (1,14) ml/h bei Thermocycling Δ25 und auf 0,60 (0,90) ml/h bei Thermocycling Δ36 gesenkt werden kann. Der Isofluranverbrauch wird in diesem Zielbereich um 34 (39) % bzw. 48 (52) % reduziert. Dies entspricht einer Steigerung der Reflexionseffizienz um bis zu 10 % auf 91 % bei Thermocycling Δ36. Schlussfolgerung: Die Anwesenheit von Kohlendioxid verschlechtert die Reflexionseffizienz des Sedaconda-ACD-S. Durch Thermocycling kann die Effizienz signifikant gesteigert werden. Mit einer größeren Temperaturdifferenz kann die Effizienzsteigerung im Konzentrationsbereich der inhalativen Sedierung weiter verbessert werden, sodass der Isofluranverbrauch um etwa die Hälfte sinkt.

Effect of thermocycling on the reflection of volatile anesthetics after applying carbon dioxide Introduction: During intensive care therapy, there is often a need for sedation to reduce emotional load and negative memories. With a reflection device, such as the Sedaconda-ACD-S (Sedana Medical, Danderyd, Sweden), it is possible to apply volatile anesthetics efficiently. Most of the agent is adsorbed in the reflection device during expiration and released back to the patient during inspiration. As volatile anesthetics are potent greenhouse gases, it is urgent to reduce their consumption by improving the efficiency of the device. Methods: A test lung was ventilated with a tidal volume of 500 ml and a respiratory rate of 10/min with an intensive care ventilator. Constant body conditions (37 °C and humidity over 95%) were implemented in the test lung. Isoflurane was applied with a syringe pump via a Sedaconda-ACD-S with different infusion rates (0.5, 1, 2 and 5 ml/h). After achieving a steady state, isoflurane concentration was measured in the test lung and the reflection efficiency was calculated. Furthermore, a physiological carbon dioxide concentration (35-45 mmHg) was created in the test lung. The reflector was warmed up to 37 °C during inspiration and cooled down to either 12 °C or 1 °C in expiration (Thermocycling), resulting in a temperature difference of 25 °C (Δ25) and 36 °C (Δ36). Results: After adding carbon dioxide, lower isoflurane concentrations were measured in the test lung. Thermocycling (Δ25) lead to a significantly higher concentration of isoflurane for every infusion rate even though carbon dioxide was added. Intensifying thermocycling by using a greater temperature difference (Δ36) resulted in even higher isoflurane concentrations for 0.5, 1 and 2 ml/h. Interpolation of data showed that for achieving 0.4 (0.6) vol% isoflurane, infusion rates can be lowered from 1.17 (1.86) ml/h to 0.77 (1.14) ml/h with thermocycling Δ25 and to 0.60 (0.90) ml/h with thermocycling Δ36. To achieve clinical target concentrations, isoflurane consumption may thus be reduced by 34 (39) % and 48 (52) %, respectively. In thermocycling Δ36 reflection efficiency increased up to 10 % resulting in an efficiency of 91 %. Conclusion: The addition of carbon dioxide decreases the efficiency of the Sedaconda-ACD-S. However, its efficiency can be restored and even further improved by thermocycling with temperature differences of 25 °C and of 36 °C. Thereby, isoflurane consumption can be halved.