Aivosähkökäyrän seurantaan perustuva laite anestesian riittävyyden arvioinnissa

Tekniset mahdollisuudet leikkauspotilaan hyvinvoinnin seuraamiseksi ovat viime vuosikymmeninä ratkaisevasti parantuneet. Verenkiertoa, hengitystä, hapetusta ja lihasvoimaa voidaan nykyisin mitata luotettavasti. Sen sijaan anestesian syvyydestä ei normaalin anestesiamonitoroinnin avulla voida sanoa mitään varmaa. Anestesialääkäri joutuu turvautumaan "toisen käden tietoihin", kuten potilaan verenpaineen ja sykkeen seuraamiseen, tehdessään tajuntaa koskevia päätelmiä. Nämä anestesian kliiniset merkit ovat usein epätarkkoja ja joskus jopa harhaanjohtavia (1). Markkinoille on viime vuosikymmeninä tuotu - joskus suurenkin kohun saattelemina - erilaisia anestesian syvyyden mittausmenetelmiä, jotka ovat kerta toisensa jälkeen osoittautuneet pettymyksiksi. Aivosähkökäyrästä (EEG) eristetyt keskipitkälatenttiset kuuloherätevasteet paljastavat potilaan palaamisen tajuihinsa anestesian jälkeen (2,3), mutta niiden rekisteröinti neurofysiologiseen tutkimuskäyttöön suunnitellulla välineistöllä on työlästä. Leikkaussalikäyttöön tarkoitettuja herätevastelaitteita ei toistaiseksi ole. Niinpä valtaosa anestesioista annetaan edelleen mittaamatta lääkevaikutusta keskushermostosta. Tämä vaikeuttaa anestesialääkärin työtä. Tahaton hereilläolo anestesian aikana on harvinaista, mutta mahdollista. Verrattomasti yleisempää kuitenkin on, että potilas nukutetaan varmuuden vuoksi tarpeettoman syvään anestesiaan.

Pätevä anestesian syvyyden arviointi on tärkeää sekä inhimillisistä syistä että kustannussyistä. Täydelliseen lihasrelaksaatioon liittyvä tahaton hereilläolo leikkauksen aikana vastaa pahimmillaan kidutusta. Toisaalta tarpeettoman syvä anestesia hidastaa toipumista ja lisää sekä suoria lääkekustannuksia että varsinkin epäsuoria valvontatarpeen pitkittymisestä johtuvia kustannuksia. Runsaasti voimavaroja vaativaa leikkauksen jälkeistä valvontaa voidaan lyhentää asianmukaisella anestesian syvyyden monitoroinnilla (4). Pitkästä toipumisajasta koituu ongelmia etenkin päiväkirurgiassa, josta potilaan on määrä päästä kotiin mahdollisimman nopeasti leikkauksen jälkeen.

Lisääntynyt kustannustietoisuus ei ainakaan helpota uudentyyppisen lääketieteellisen monitoroinnin markkinointia. Anestesiatoiminta koetaan jo tällaisenaan turvalliseksi, koska esimerkiksi leikkauksiin liittyvä kuolleisuus on harvoin yhteydessä anestesian kulkuun. Tämä johtunee sekä yleisesti hyväksytyistä anestesiastandardeista että parantuneesta potilaan tarkkailusta. Toisaalta kustannustietoisuus vaatii kohdistamaan tarkempaa huomiota myös anestesiahoidon tuloksiin, kuten voimavarojen asianmukaiseen käyttöön, potilaiden toipumiseen ja heidän tyytyväisyyteensä annettuun hoitoon.

Aivosähkökäyrästä on pitkään haettu anestesian syvyyden mittaria, onhan keskushermosto yleisanestesian ensisijainen kohde-elin. Prosessoimaton aikatason EEG näyttää kullekin anestesia-aineelle tyypillisen lääkevaikutuksen, mutta potilaan tajusta tai tajuttomuudesta se ei varsinkaan asiaan vihkiytymättömälle kliinikolle kerro mitään. EEG-signaalin muuntaminen taajuustason esitykseksi esimerkiksi Fourier-muunnoksella helpottaa signaalin taajuussisällön mittaamista ja myös anestesian syvyyden arviointia, mutta riittävään tarkkuuteen ei tälläkään menetelmällä päästä.

Fourier-muunnoksessa signaali puretaan sarjaksi eritaajuisia siniaaltoja (spektrianalyysi). Tällöin eri taajuuskaistojen toiminnan määrä voidaan mitata, mutta tieto signaalin vaiheistuksesta menetetään. Bispektrianalyysillä tarkastellaan spektrianalyysin tuottamien siniaaltojen keskinäisiä vaihesuhteita. Tätä analyysitapaa on perinteisesti käytetty mm. seismologisessa tutkimuksessa. Viime aikoina sitä on alettu hyödyntää myös anestesian riittävyyden arvioinnissa. Amerikkalaiset tutkijat analysoivat laajan, sadoista leikkauspotilaista kerätyn EEG-materiaalin ja havaitsivat, että bispektrianalyysillä havaittavat muutokset EEG:ssa kuvaavat muutosta anestesian syvyydessä. Toistaiseksi tuotesalaisuutena pidetyn algoritmin hienosäätämisen jälkeen markkinoille tarjottiin täysin uudentyyppistä EEG-monitoria, joka antaa mahdollisuuden anestesia-aineiden täsmälliseen potilaskohtaiseen annosteluun (Aspect A-1000 EEG Monitor (ver. 3.22), Aspect Medical Systems, Natick, MA, USA) (kuva 1). EEG rekisteröidään tarraelektrodien avulla potilaan otsa-ohimoseudusta (kuva 2). Spektrianalyysin jälkeen signaalille tehdään bispektrianalyysi ja joukko muita laskutoimituksia, joiden tulos tiivistetään yhdeksi anestesian "syvyyttä" kuvaavaksi luvuksi, bispektri-indeksiksi (BIS). Koska erittäin kevyellä ja toisaalta erittäin syvällä anestesialla on joitakin EEG:ssä näkyviä tyypillisiä piirteitä, muut kuin bispektrianalyysillä havaittavat EEG-ilmiöt saattavat painottua tätä indeksiä laskettaessa eri tilanteissa vaihtelevalla tavalla.

Bispektri-indeksi on siis laitteen valmistajan varjelema tuotesalaisuus. Laitteen käyttäjä ei voi tarkkaan tietää, millä tavalla EEG:tä analysoidaan, vaikka hänen tekninen ymmärryksensä siihen muuten riittäisikin. On kuitenkin osoittautunut, että menetelmä toimii: se kuvaa nopeasti, alle minuutin viiveajalla, anestesian syvyyttä tyydyttävällä tarkkuudella lähes käytetystä anestesia-aineesta riippumatta. BIS on herättänyt erittäin suurta yleistä mielenkiintoa kansainvälisessä lehdistössä (5).

Anestesian syvyys ilmaistaan yhdellä numerolla asteikolla 0-100. Anestesian syvetessä lukuarvo pienenee. Kliinisesti mielekkään anestesian BIS-arvot ovat 50-60, tajuttomuuden raja-arvo on noin 80, ja 90-100 kuvaa täyttä valveillaoloa.

Olemme ensimmäisinä Suomessa käyttäneet BIS-monitoria HYKS:n Naistenklinikan anestesia- ja leikkausosastolla nyt 15 kuukauden ajan. Saadaksemme mahdollisimman objektiivisen käsityksen monitoroinnin hyödystä, tutkimme systemaattisesti BIS-informaation vaikutusta lyhytjälkihoitoisen kirurgian anestesioissa. Käytimme anestesia-aineina sevofluraania (höyrystyvä, hengitysteihin annosteltava anesteetti) ja propofolia (laskimoanesteetti), jotka lyhytvaikutteisuutensa vuoksi soveltuvat erityisen hyvin päiväkirurgiaan. Mittasimme anestesia-aineiden kulutusta ja potilaiden palaamista tajuihinsa anestesian jälkeen.

AINEISTO JA MENETELMÄT

HYKS:n Naistenklinikan eettisen toimikunnan hyväksynnän jälkeen tutkimukseen otettiin yhteensä 80 yleisanestesiassa tehtävään elektiiviseen toimenpiteeseen tulevaa naista (taulukko 1), joilta pyydettiin tutkimuslupa. Kaikilla potilailla anestesia aloitettiin propofolilla 1,5-2,5 mg/kg laskimoon. Lihasrelaksanttina käytettiin rokuronia. Tämän jälkeen anestesiaa jatkettiin hapen ja typpioksiduulin seoksella (1:2) joko propofoli-infuusion (n = 40) tai sevofluraanin (n = 40) kanssa. Propofolia, sevofluraania ja fentanyyliä (opioidi) annosteltiin jokaisen potilaan kohdalla anestesiologin harkinnan mukaan.

Itse tutkimus toteutettiin kaksivaiheisesti. Ensin BIS-arvoja rekisteröitiin sekä sevofluraania (n = 20) että propofoli-infuusiota (n = 20) käytettäessä siten, että monitori peitettiin eikä anestesiologi nähnyt lukemia (vertailuryhmät). Anestesia-aineita annosteltiin siis vakiintuneen kliinisen käytännön mukaisesti. Tämän jälkeen anestesiologeja koulutettiin BIS:n tulkintaan, ja tutkimusta jatkettiin kummassakin ryhmässä (n = 20 + 20) siten että BIS-lukemia saattoi vapaasti seurata anestesian kestäessä. Anesteettien kulutus, leikkauksen aikaiset BIS-lukemat ja anestesian jälkeinen välitön toipuminen kirjattiin. Tulosten tilastokäsittelyssä käytettiin parittaista t-testiä.

TULOKSET

Anestesiat sujuivat ongelmitta, eikä tahatonta hereilläoloa esiintynyt tutkimuksen kestäessä. Monitorointielektrodien kiinnittäminen ja monitoroinnin aloittaminen pidensi anestesian aloitusaikaa noin 2 minuuttia. BIS-lukemien seuraaminen oli helppoa eikä haitannut lainkaan leikkaussalin muuta toimintaa. Lukemat putosivat hereilläolotasosta (90-100) anestesian aloituksen jälkeen nopeasti tasolle 30-40, jonka jälkeen anesteettien antoa saattoi säädellä lukemia seuraten. Anestesiaa lopetettaessa BIS-lukemat ennakoivat potilaan heräämisen yleensä varsin luotettavasti. Joissakin tapauksissa potilaan otsalihasten EMG-aktiivisuus vaikutti BIS-lukemaan.Tämä näkyi indeksin herkkyytenä lihasrelaksanteille. EMG-häiriö ei kuitenkaan vaikeuttanut merkittävästi BIS:n tulkintaa. Kuvassa 3 esitetään tyypillinen sevofluraanianestesian aikainen BIS-trendikäyrä.

Propofolia käytettäessä potilaat, joiden BIS-lukemia seurattiin anestesian aikana, olivat nopeammin orientoituneita anestesian lopettamisen jälkeen kuin vertailuryhmän potilaat (6,5 vs. 15,1 min). Fentanyyliä ja lihasrelaksanttia annettiin BIS-monitorointiryhmässä enemmän, propofolia taas 25 % vähemmän kuin verrokeille (taulukko 1).

Sevofluraanin kulutus oli BIS-monitorointiryhmässä 38 % pienempi kuin verrokeilla, mutta toipumisessa tai fentanyylin ja rokuronin kulutuksessa ei ryhmien välillä ollut merkitsevää eroa (taulukko 1).

BIS-monitorointiryhmien potilaat vaikuttivat heräämöseurannan aikana virkeämmiltä ja tyytyväisemmiltä kuin verrokit, mutta tätä ei systemaattisesti mitattu.

POHDINTA

BIS-monitorointi näyttää toimivan luotettavasti: anestesian induktioon liittyy selvä BIS-lukeman lasku, ja potilaan herääminen on ennakoitavissa BIS-arvon nousuna. Anestesian "syvyyttä" mitataan edelleen lähinnä seuraamalla verenpainetta, sykettä ja liikehtimistä. Tajuttomuuden varmistaminen keskushermostomittauksella helpottaa päätöksentekoa liikevasteen tai äkillisen verenpaineen nousun ilmaantuessa: jos anestesia BIS-indeksin mukaan on riittävän syvä, voidaan tilanne hoitaa syynmukaisesti joko lihasrelaksantilla tai verenpainetta alentavalla lääkkeellä (opioidi, beetasalpaaja tms.) syventämättä anestesiaa tarpeettomasti.

BIS:n herkkyys otsalihaksen EMG:lle johtuu siitä, että EMG edustaa sähköfysiologisesti nopean EEG-toiminnan ääripäätä. EMG-herkkyyttä on pyritty poistamaan suodattamalla kaikkein nopein toiminta pois. Niissä tapauksissa, joissa EMG haittaa BIS:n tulkintaa, se pyrkii nostamaan BIS-arvoa; ts. EMG saattaa lisätä väärien positiivisten havaintojen määrää liian kevyttä anestesiaa varottaessa. BIS-monitoroinnista on äskettäin julkaistu erinomainen yleiskatsaus, joka käsittelee mm. monitoroinnin tekniikkaa ja ongelmia (6).

Tutkimme BIS-monitoroinnin käyttökelpoisuutta potilailla, joiden anestesioita hoidettiin päiväkirurgisten periaatteiden mukaisesti (7). Näillä potilailla nopea toipuminen ilman pahoinvointia on asiallisen kotiuttamisen edellytys (8). Koska potilaat lyhytvaikutteisia nukutusaineita käytettäessä toipuvat joka tapauksessa nopeasti anestesiastaan, huomattavaa toipumisen nopeutumista ei ole odotettavissa ideaalisellakaan monitoroinnilla. Propofolia saaneiden potilaiden välitön toipuminen nopeutui kuitenkin BIS-monitorointiryhmässä jossain määrin ja opioidien ja lihasrelaksanttien käyttö lisääntyi. Samalla propofolin kulutus väheni. Nämä tulokset kuvaavat propofolianestesian ylläpitoon liittyviä ongelmia: potilaan hemodynamiikka on labiilimpi kuin höyrystyviä anesteetteja käytettäessä, ja potilaat saattavat myös liikehtiä. Jos mitään anestesian syvyyden seurantaa ei ole käytettävissä, näitä ilmiöitä hoidetaan herkästi syventämällä anestesiaa tarpeettomasti. Varmuus potilaan tajuttomuudesta (BIS-monitorointi) vähentää propofolin yliannostelua ja ohjaa lääkitystä analgesian ja lihasrelaksaation suuntaan, jolloin toipuminenkin saattaa nopeutua.

Sevofluraania käytettäessä BIS-monitorointi ei nopeuttanut välitöntä toipumista, vaikka sevofluraanin kulutus pieneni huomattavasti. Fentanyylin ja rokuronin annostelu ei muuttunut. Tämä kuvaa ilmeisesti höyrystyvien anesteettien käyttöön liittyvää vakaata hemodynamiikkaa ja lihasrelaksaation lisääntymistä. Vaikuttaa myös siltä, että sevofluraanin nopea eliminaatio anestesian jälkeen antaa anteeksi jopa 40 %:n "yliannostelun" ilman muutoksia toipumisparametreissa.

Tuloksemme ovat varsin samanlaisia hiljakkoin julkaistujen amerikkalaistutkimusten kanssa, joissa BIS-monitoroinnin käyttöä arvioitiin sevofluraani- ja propofolianestesioissa (9,10). Näissä tutkimuksissa saavutettiin 38 %:n säästö sevofluraanin ja 23 %:n säästö propofolin kulutuksessa. Myös välittömän toipumisen ajat lyhenivät jonkin verran, joskaan kotikuntoisuuden saavuttamisessa ei ollut juuri eroja.

BIS-monitorointi näyttää toimivan kliinisessä anestesiassa niin luotettavasti, että sitä saatetaan tulevaisuudessa käyttää automaattisen anestesia-annostelijan palautemittalukuna. Kuuloherätevasteiden monitorointiin perustuvia annostelijoita on jo kehitteillä (11).

Leikkaustoimintaan liittyvien rahallisten säästöjen arviointi on vaikeaa. Leikkaussaliajalle on lähes mahdotonta laskea yksiselitteistä hintaa: potilasvaihtojen nopeutuminen ei välttämättä lisää päivittäisiä salikohtaisia leikkausmääriä. BIS-monitoroinnin tuomaa säästöä nukutusaineiden hinnassa täytyy verrata monitoroinnin aiheuttamiin kertakäyttöelektrodi- ja laitekustannuksiin. Huomattavia rahallisia säästöjä ei välttämättä saavuteta. Sen sijaan on ilmeistä, että tämä ensimmäinen kliiniseen käyttöön soveltuva farmakodynaaminen anestesian syvyyden mittari helpottaa oleellisesti potilaskohtaisesti mielekkäiden anestesioiden antamista ja parantaa näin anestesiatyön laatua.

KIRJALLISUUTTA