Einfluss der Ein-Lungen-Ventilation auf die Konzentration von flüchtigem Propofol in der Ausatemluft

Abstract

Zielsetzung: Das intravenöse Hypnotikum Propofol kann in der Ausatemluft im Spurenbereich von parts per billion (ppb) gemessen werden. Innerhalb eines pharmakokinetischen Modells korreliert die Propofol-Konzentration in der Ausatemluft - mit einer zeitlichen Verzögerung - mit der Blutplasma-Konzentration. Dies ist jedoch nur für Operationen in Zwei-Lungen-Ventilation gezeigt worden. Der Effekt einer Ein-Lungen-Ventilation auf diese Korrelation ist bisher unklar. Die vorliegende Studie testete daher die Hypothesen, dass eine Ein-Lungen-Ventilation die Propofol-Konzentration in der Ausatemluft um 15% reduziert und dass es nach Beendigung dieser zu einem Wiederanstieg auf das Ausgangsniveau kommt. Methoden: Als Patientenkollektiv dienten 30 Patienten, die im Rahmen eines thoraxchirurgischen Eingriffes an der Lunge in offener oder endoskopischer Technik operiert wurden. Die Narkose erfolgte in total intravenöser Anästhesie mittels Propofol und Remifentanil. Die Ein-Lungen-Ventilation erfolgte mit einem linksseitigen Doppel-Lumen-Tubus. Die Bestimmung der Propofol-Konzentration in der Ausatemluft erfolgte in einminütigen Intervallen unter Verwendung des Propofol-Monitors „EDMON“. Zudem wurde die Propofol-Plasma-Konzentration in 20-minütigen Intervallen gemessen. Die Erhebung beider Parameter erfolgte während Zwei- und bei Ein-Lungen-Ventilation. Um den Einfluss der Dosierung auf die flüchtige Propofol-Konzentration zu eliminieren, wurde die Ausatmungs-Rate auf die Blutplasma-Konzentration normiert. Zusätzlich erfolgte eine Quantifizierung der Adhäsion des flüchtigen Propofol an der inneren Oberfläche verschiedener Doppel-Lumen-Tuben während Doppel- und Einzel-Lumen-Begasung in vitro. Ergebnisse: Die normierte Propofol-Konzentration in der Ausatemluft war während der Ein-Lungen-Ventilation signifikant höher als während Zwei-Lungen-Ventilation. Die in vitro gemessene Adhäsion des Propofol an den Doppel-Lumen-Tuben zeigte, dass die Propofol-Konzentration am distalen Ende des Tubus bei Begasung beider Lumen kontinuierlich ansteigt. Das Abklemmen eines Lumens führte dabei zu einem noch stärkeren Anstieg der Propofol-Gas-Konzentration. Schlussfolgerung: Während Ein-Lungen-Ventilation steigt die Propofol-Konzentration in der Ausatemluft um ungefähr ein Drittel, was im Gegensatz zu formulierten Hypothesen steht. Möglicherweise wird dieser Anstieg jedoch nicht durch ein Ventilations-Perfusions-Missverhältnis während der Ein-Lungen-Ventilation beeinflusst, sondern ist eher das Ergebnis einer zunehmenden Propofol-Sättigung an der inneren Oberfläche des Doppel-Lumen-Tubus. Durch die abnehmende Propofol-Adhäsion steigt die am distalen Tubus-Ende gemessene Propofol-Konzentration im Verlauf an. Dies wird durch das Abklemmen eines Lumens des Doppel-Lumen-Tubus aggraviert. Folglich kann die Propofol-Konzentration in der Ausatemluft nur deutlich eingeschränkt während der Ein-Lungen-Ventilation verwendet werden.

Objective: The intravenous hypnotic propofol can be measured in exhaled air in the trace parts per billion (ppb) range. Within a pharmacokinetic model, the concentration of propofol in exhaled air correlates with a time delay with the blood plasma concentration. However, this has only been shown for surgery in two-lung ventilation. The effect of one-lung ventilation on this correlation remains unclear so far. The present study therefore tested the hypotheses that one-lung ventilation reduces the concentration of propofol in exhaled air by 15% and that there is a return to baseline levels after termination of this ventilation. Methods: The patient collective consisted of 30 patients who underwent thoracic surgery on the lung using open or endoscopic techniques. Anesthesia was provided by total intravenous anesthesia using propofol and remifentanil. Single-lung ventilation was performed with a left-sided double lumen tube. The propofol concentration in exhaled air was determined in one-minute intervals using the propofol monitor "EDMON". In addition, propofol plasma concentration was measured at 20-minute intervals. Both parameters were collected during two-lung ventilation and during one-lung ventilation. To eliminate the influence of dosage on the volatile propofol concentration, the exhalation rate was normalized to the blood plasma concentration. In addition, quantification of the adhesion of volatile propofol to the inner surface of different types of double-lumen tubes was performed in vitro during double- and single-lumen gassing. Results: The normalized propofol concentration in exhaled air was significantly higher during one-lung ventilation than during two-lung ventilation. Adhesion of propofol to the double lumen tubes measured in vitro showed that the propofol concentration at the distal end of the tube increased continuously when both lumens were gassed. Clamping off one lumen resulted in an even greater increase in propofol gas concentration. Conclusion: During one-lung ventilation, the concentration of propofol in exhaled air increases by approximately one third, which is contrary to formulated hypotheses. However, it is possible that this increase is not influenced by a ventilation-perfusion mismatch during one-lung ventilation but is rather the result of increasing propofol saturation on the inner surface of the double lumen tube. Due to reduced propofol adhesion, the propofol concentration measured at the distal end of the tube increases during the course. This is aggravated by clamping off one lumen of the double lumen tube. Consequently, the usage of propofol concentration in exhaled air is significantly limited during one-lung ventilation.