Ændringer i lungefunktionen ved anæstesi og thoraxkirurgi

I forbindelse med anæstesi og thoraxkirurgi ses der ofte en betydelig reduktion af lungefunktionen med et postoperativt fald i FEV 1 , FVC og FRC på op til 50% med risiko for atelektasedannelse og hypoksi og deraf følgende pulmonale komplikationer samt en øget morbiditet hos patienter med nedsat lungefunktion. Den postoperative reduktion i lungefunktionen aftager gradvist i løbet af ca. tre uger, men smerter og sedering forværrer lungefunktionen postoperativt, og behandlingen tilstræber anvendelse af hurtigt eliminerbare anæstetika og en effektiv smertebehandling med epidural eller anden regional blokade og minimal anvendelse af opioider. Sammen med mere skånsomme kirurgiske metoder har det medført, at selv patienter med svært nedsat præoperativ lungefunktion (FEV 1 = 0,65 l eller 22% af forventet) kan få foretaget en lungeresektion med umiddelbar ekstubation. Desuden synes frekvensen af pulmonale komplikationer efter thoraxkirurgi at være reduceret fra 25-30% til 10-15%, dog afhængig af patientens præoperative alder og tilstand.

Postoperative ændringer i lungefunktionen efter torakale og øvre abdominale operationer er velkendte, og pulmonale komplikationer er en af de vigtigste årsager til postoperativ morbiditet og mortalitet hos denne gruppe patienter (1).

Forekomsten af pulmonale komplikationer som atelektaser og pneumoni efter thoraxkirurgi og større øvre abdominalkirurgi er i tidligere arbejder angivet til 25-30% (2), men bedre kirurgiske teknikker samt nye anæstesiteknikker med anvendelse af epiduralanalgesi i kombination med nye hurtigt eliminerbare opioider og anæstesimidler har nedbragt forekomsten af alvorlige pulmonale komplikationer efter thoraxkirurgi til 15-20% (3).

De pulmonale komplikationer er dog fortsat hovedårsagen til den øgede perioperative morbiditet og mortalitet hos patienter, der får foretaget lungeresektion med en forekomst på mellem 15-30% afhængig af alder, den præoperative lungefunktion samt længden af operationen (4-6).

Metoder

Artiklen bygger på en gennemgang af litteraturen i både dansk og engelsksprogede tidsskrifter samt egne arbejder inden for emnet »postoperative smerter og lungefunktion efter torakotomi«. Desuden er der foretaget søgning i databasen MEDLINE, the National Library of Medicine, under søgeordene »thoracic anaesthesia, lung resection og pulmonary complications and thoracic surgery«. Især originalartikler og nyere oversigtsartikler er medtaget. The Cochrane Library indeholder ikke systematiske reviews inden for emnet.

Kliniske ændringer

Den væsentligste ændring i lungefunktionen efter torakotomi skyldes, bortset fra en eventuel lungeresektion, især en nedsættelse af den funktionelle residualkapacitet (FRC) og dens relation til closing volumen (CV), det volumen hvor sammenfald af de mindre alveoler begynder at indtræde (1, 7).

Generel anæstesi medfører et fald i FRC på 15-20% uanset typen af anæstesi (8). Når FRC falder til værdier mindre end CV, indtræder der kollaps af de perifere lungealveoli, og der udvikles mikroatelektaser i de nedre lungedele, som medfører, at forholdet mellem ventilation og perfusion ændres, og der opstår en øget shuntning af blodet og et fald i ilttensionen. Ud over dette medfører anæstesi også en dysfunktion og reflekshæmning af diaphragma samt en forringet hostefunktion (9).

Efter thoraxkirurgi ses der et fald i næsten alle ventilationsparametre som forceret vitalkapacitet (FVC), tidalvolumen og forceret eksspiratorisk volumen i første sekund (FEV1 ) samt FRC. Desuden medfører smerter og operation en ændring i respirationen, som bliver hurtig og overfladisk med manglende dybe åndedrag og hæmmet hostekraft. Smerter bidrager til nedsat bevægelse af thoraxvæggen, og nogen grad af postoperativ hypoksæmi er næsten en uundgåelig følge efter torakotomi og optræder hos op til 80% af patienterne i løbet af det første døgn uanset mængden af fjernet lungevæv (10, 11).

Anvendelse af opioider kan medføre et reduceret respons på hyperkapni og hypoksæmi, mens smerter postoperativt medfører en anormal ventilation med små tidalvolumener, hvilket fører til hypoventilation og gradvis kollaps af alveoli (12, 13).

De sene forandringer i den postoperative pulmonale gasudveksling er relateret til de omtalte forandringer i FRC og CV. Faldet i FRC er ofte på mere end 50% efter thoraxkirurgi, og hos halvdelen af patienternes ses hypoksæmi op til fire døgn efter operationen (10, 14). I tillæg hertil ses ofte en let blandet respiratorisk og metabolisk acidose i den tidlige postoperative periode, som kan forværres hos marginale patienter ved anvendelse af intravenøse opioider til postoperativ smertebehandling (15).

Respirationsarbejdet øges desuden betydeligt i den tidlige postoperative periode efter torakotomi for bl.a. lungecancer (16), og samtidig ses en dysfunktion af diaphragma (9) - en dysfunktion, som kan bedres eller delvis ophæves ved torakal epiduralblokade med lokale analgetika, og således forklare den gunstige effekt på respirationen, som ikke forklares alene ved bedre smertelindring (17-19).

Man har også kunnet påvise en positiv effekt på den postoperative lungefunktion efter torakotomier ved anvendelse af epidurale opioider (20). Og i den seneste metaanalyse af effekten af forskellige smerteregimener på postoperative pulmonale komplikationer konkluderer man, at epidurale opioider nedsætter forekomsten af atelektaser sammenlignet med systemiske opioider, og epidurale lokalanalgetika øger PaO2 og nedsætter forekomsten af pulmonale infektioner, og man konkluderer samlet, at postoperativ epidural smertebehandling signifikant nedsætter forekomsten af pulmonale komplikationer (21). Fremskridt inden for den postoperative smertebehandling med især epidural analgesi og nedsat brug af systemiske opioider kan således mindske incidensen af komplikationer hos patienter med en marginal lungefunktion (21, 22).

Behandling

For at minimere hypoksi og pulmonale komplikationer efter torakotomi er det vigtigt at kunne tilbyde en adækvat analgesi uden respiratorisk depression eller kraftig sedering. De postoperative forandringer i lungefunktionen kan ikke fuldstændigt forhindres, men anæstesien har betydning for forandringer i den umiddelbare postoperative periode. Behandlingen tilsigter således at eliminere residualeffekten af anæstesimidlerne og den beskrevne hypoksi samt holde patienten smertedækket. Anvendelse af nye ultrakortvirkende, men potente intravenøse anæstesimidler såsom remifentanil og propofol har, kombineret med en velfungerende epidural eller paravertebral blokade efter torakotomi (23, 24) medført, at selv patienter, som er marginale præoperativt med FEV1 ned til 20% af forventet (FEV1 = 0,5-0,6 l), som man ser ved lungevolumenreducerende kirurgiske indgreb, i de fleste tilfælde kan ekstuberes umiddelbart postoperativt og klare spontan respiration (25). Traditionelt skulle en patient, som fik foretaget lungeresektion, have en forventet postopera tiv FEV1 >0,8 l, og patienter med præoperativ FEV1 <1,0 l blev betragtet som højrisikopatienter (3, 22). Nyere studier af lungeresektion hos patienter med samtidig lungecancer og emfysem og en gennemsnitlig præoperativ FEV1 = 0,65 l (22% af forventet) har rykket grænserne nedad, og den nederste grænse for FEV1 , som tillader operation er ikke endeligt påvist (26). Endvidere er nye og mindre invasive kirurgiske metoder såsom videoassisteret torakoskopisk kirurgi til lungekirurgi indført inden for de seneste år, og den mere skånsomme kirurgiske teknik medfører mindre påvirkning af lungefunktionen postoperativt i forhold til en konventionel torakotomi (27).

Selv om effektiv smertebehandling med epidural eller paravertebral blokade efter torakotomi er mulig, påvirkes FRC dog ikke i tilsvarende grad (28, 29). Smertebehandling alene er således ikke tilstrækkelig, men et vigtigt middel i kombination med de øvrige behandlingsformer, som omfatter en siddende eller halvsiddende position for at øge FRC, samt kontinuerlig ilttilførsel de første 3-4 dage og en effektiv lungefysioterapi samt hurtig mobilisering.

Lungefysioterapi

Lungefysioterapi og forskellige hjælpemidler har været anvendt for at mindske reduktionen i FRC og bedre lungefunktionen postoperativt (30).

Som forebyggelse benyttes en række metoder som almindelig lungefysioterapi, incentiv spirometri (IS) som består af periodiske maksimale inspirationer (31) eller forskellige maskebehandlingsregimener med positivt eksspiratorisk tryk, intermitterende positivt luftvejstryk eller kontinuerligt positivt luftvejstryk. I en nylig gennemgang af den engelske litteratur konkluderede forfatterne, at ingen af de ovennævnte behandlinger med sikkerhed reducerer forekomsten af postoperative atelektaser efter øvre abdominalkirurgi, men at lungefysioterapi kan nedsætte forekomsten af pneumoni (31). I en større dansk sammenligning mellem tre forskellige maskebehandlinger anvendt som supplement til standardfysioterapi til forebyggelse af postoperative pulmonale komplikationer efter hjerte- og lungekirurgi fandt man, at alle patienter havde en forventet postoperativ reduktion i FVC og ilttension uden forskel i de tre maskebehandlingsgrupper (30), og ud over almindelig fysioterapi synes mere sofistikerede metoder således ikke at byde på fordele i behandling af postoperative lungekomplikationer (32).

Kirurgisk traume

Den kliniske betydning af det endokrine og metaboliske respons på det kirurgiske traume er usikker, men det har været antaget, at det var ansvarligt for en del af den umiddelbare reduktion i den pulmonale funktion efter lungeoperationer og anden større kirurgi (33), et forhold der støttes af den mindre reduktion i den pulmonale funktion, som ses ved den skånsomme torakoskopiske lungekirurgi (27).

I et studie, hvor man forsøgte at reducere det kirurgiske stresstraume efter torakotomi med en høj dosis prednisolon præoperativt, fandt man det sædvanlige fald i lungefunktionen på over 40% efter lungekirurgi, men bortset fra mindre smerte postoperativt fandt man ingen effekt af prednisolon på den postoperative reduktion i lungefunktionen (34). Ligeledes har nonsteroide antiinflammatoriske præparater (NSAID) ikke vist sig at have nogen additiv effekt på smerter og reduktion i pulmonal funktion efter torakotomier med en velfungerende epidural blokade (14). I et nyligt studie om postoperativ recovery efter thoraxkirurgi fandt man, at den pulmonale funktion var signifikant reduceret efter kirurgi (55% af den initiale værdi for FEV1 og FVC) trods en optimal smertekontrol med epidural analgesi, og at denne reduktion aftog i løbet af ca. tre uger (35).

Desuden fandt man i dette studie også en relativ lav pulmonal komplikationsfrekvens efter thoraxkirurgi på 12%, og i et ligeledes nyt arbejde med god smertebehandling og fysioterapi efter torakotomi fandt man 14% med klinisk pulmonale komplikationer (36).

Konklusion

En betydelig reduktion i den pulmonale funktion optræder umiddelbart efter thoraxkirurgi, med fald i FEV1 , FVC og FRC på op til 50%, og dermed risiko for atelektasedannelse og hypoksi. Moderne anæstesiologiske teknikker med hurtigt eliminerbare anæstesimidler og en effektiv smertebehandling med epidural eller anden regional blokade sammen med mere skånsomme kirurgiske metoder har dog medført, at selv patienter med en svært nedsat lungefunktion kan gennemføre større indgreb med umiddelbar ekstubation. Desuden synes frekvensen af pulmonale komplikationer efter thoraxkirurgi at være faldet til 10-15%. Bortset fra vigtigheden af en god lungefysioterapi til forebyggelse af pneumoni, synes hverken incentiv spirometri eller maskebehandlingsregimener med sikkerhed at kunne reducere forekomsten af postoperative atelektaser. Fremtiden må baseres på hurtige og skånsomme kirurgiske teknikker med minimal invasiv kirurgi og hurtig mobilisering samt en effektiv smertebehandling postoperativt.

Dennis R. Bigler, anæstesiologisk afdeling, Amtssygehuset i Gentofte, DK-2900 Hellerup.

Antaget den 3. juli 2002.

Amtssygehuset i Gentofte, anæstesiologisk afdeling.

1. Craig DB. Postoperative recovery of pulmonary function. Anesth Analg 1981; 60: 46-52.
2. Epstein SK, Failing LJ, Daly BDT, Celli BR. Predicting complications after pulmonary resections. Chest 1993; 104: 694-700.
3. Slinger PD, Johnston MR. Preoperative assessment for pulmonary resection. J Cardiothorac Vasc Anesth 2000; 14: 202-11.
4. Stephensen F, Boucheseiche S, Hollande J, Flahault A, Cheffi A, Bazelly B et al. Pulmonary complications following lung resection: a comprehensive analysis of incidence and possible risk factors. Chest 2000; 118: 1263-70.
5. Aoki T, Yamato Y, Tsuchida M, Watanabe T, Tayashi J, Hikono T. Pulmonary complications after surgical treatment of lung cancer in octogenarians. Eur J Cardiothoracic Surg 2000; 18: 662-5.
6. Wang J, Olak J, Ultmann RE, Ferguson MK. Assessment of pulmonary complications after lung resection. Ann Thorac Surg 1999; 67: 1444-7.
7. Degn H, Haxholdt OS, Jørgense n BC, Krintel JJ, Risbo A. Postoperative forandringer i lungefunktionen. Ugeskr Læger 1986; 148: 2338-41.
8. Don H. The mechanical properties of the respiratory system during anesthesia. International Anesthesiology Clinics, vol. 15. I: Kafer ER, ed. Anesthesia and respiratory function. Little Brown, 1977: 113-36.
9. Froese AB, Bryan AC. Effects of anesthesia and paralysis of diaphragmatic mechanics in man. Anesthesiology 1974; 41: 242-55.
10. Entwistle MD, Roe PG, Sapsford DJ, Berrisford RG, Jones JG. Patterns of oxygenation after thoracotomy. Br J Anaesth 1991; 67: 704-11.
11. Marshall BE, Wynche MQ. Hypoxemia during and after anesthesia. Anesthesiology 1972; 37: 178-209.
12. Egbert LD, Bendixen HH. Effect of morphine on breathing pattern. JAMA 1964; 188: 485-8.
13. Hamilton WK. Postoperative respiratory complications. Clin Anesth 1965; 1: 259-81.
14. Bigler D, Møller J, Kamp-Jensen M, Berthelsen P, Hjortsø NC, Kehlet H. Effect of piroxicam in addition to continuous thoracic epidural bupivacaine and morphine on postoperative pain and lungfunction after thoracotomy. Acta Anaesthesiol Scand 1992; 36: 647-50.
15. Pandit SK, Galway JE, Dundee JW. Acidosis following thoracic surgery. Br J Anaesth 1973; 45: 79-83.
16. Maeda H, Nakahara K, Ohno K, Kido T, Ikeda M, Kawashima Y. Diaphragm function after pulmonary resection: relationship to postoperative respiratory failure. Am Rev Respir Dis 1988; 137: 678-81.
17. Clerque F, Aissa I, Hollande J, Stephan F. Respiratory benefits of regional anesthesia. Reg Anesth 1996; 21(6S): 18-23.
18. Mankikian B, Cantineau JP, Bertrand M, Kieffee E, Sartene R, Viars P. Improvement of diaphragmatic function by a thoracic extradural block after upper abdominal surgery. Anesthesiology 1988; 68: 379-86.
19. Jayr C, Thomas H, Rey A, Farhat F, Lasser P, Bourgain JL. Postoperative pulmonary complications. Anesthesiology 1993; 78: 666-76.
20. Slinger P, Shennib H, Wilson S. Post-thoracotomy pulmonary function. A comparison of epidural versus intravenous meperidine infusions. J Cardiothorac Vasc Anesth 1995; 9: 128-34.
21. Ballantyne JC, Carr DB, Deferranti S, Suarez T, Lau J, Chalmers TC et al. The comparative effects of postoperative analgesic therapies on pulmonary outcome: cumulative meta-analyses of randomized controlled trials. Anesth Analg 1998; 86: 598-612.
22. Cerfolio RJ, Allen MS, Trastrale VF, Dechamps C, Scanlon PD, Pairolero PC. Lung resection in patients with compromised pulmonary function. Ann Thoracic Surg 1996; 62: 348-51.
23. Peeters-Asdorian C, Gupta S. Choises in pain management following thoracotomy. Chest 1999; 115: 122-4.
24. Richardson J, Sabanathan S, Jones J, Shah RD, Cheema S, Mearns AJ. A prospective, randomized comparison of peroperative and continuous balanced epidural or paravertebral bupivacaine on post-thoracotomy pain, pulmonary function and stress responses. Br J Anesth 1999; 83: 387-92.
25. Tschernko EM, Wisser W, Hofer S, Kocher A, Watzinger U, Kritzinger M et al. The influence of lung volume reduction surgery on ventilatory mechanics in patients suffering from severe COPD. Anesth Analg 1996; 83: 996-1001.
26. McKenna RJ, Fischel RJ, Brenner M, Gelb AF. Combined operations for lung volume reduction surgery and lung cancer. Chest 1996; 110: 885-8.
27. Kaseda S, Aoki T, Tangai H, Shimizu K. Better pulmonary function and prognosis with video-assisted thoracic surgery than with thoracotomy. Ann Thoracic Surg 2000; 70: 1644-6.
28. Bigler D, Dirkes W, Hansen R, Rosenberg J, Kehlet H. Effects of thoracic paravertebral block with bupivacaine versus combined thoracic epidural block with bupivacaine and morphine on pain and pulmonary function after cholecyctectomy. Acta Anaesthesiol Scand 1992; 36: 647-50.
29. Karmakar MK. Thoracic paravertebral block. Anesthesiology 2001; 95: 771-80.
30. Larsen KR, Ingwersen U, Bertelsen MT, Kiil-Nielsen K, Laub M, Bach KS et al. Forebyggelse af postoperative pulmonale komplikationer efter hjerte- og lungekirurgi. Ugeskr Læger 1994; 156: 5689-92.
31. Lie C, Kehlet H, Rosenberg J. Lungefysioterapi som profylakse mod atelektase og pneumoni efter abdominal kirurgi. Ugeskr Læger 1998; 160: 3540-4.
32. Overend TJ, Anderson CM, Lucy SD, Bhatia C, Jensson BI, Timmermans C. The effect of incentive spirometry on postoperative pulmonary complications: a systematic review. Chest 2001; 120: 971-78.
33. Tønnesen E, Hohndorf K, Lerbjerg G, Christensen NJ, Hüttel MS, Andersen K. Immunological and hormonal responses to lung surgery during one-lung ventilation. Eur J Anaesthesiol 1993; 10: 189-95.
34. Bigler D, Jonsson T, Olsen J, Brenøe J, Sander-Jensen K. The effect of preoperative methylprednisolone on pulmonary function and pain after lung operations. J Thorac Cardiovasc Surg 1996; 112: 142-5.
35. Gosselink R, Schrever K, Cops P, Witvrouwen H, Leyn P, Troosters T et al. Incentive spirometry does not enhance recovery after thoracic surgery. Crit Care Med 2000; 28: 679-83.
36. Boizsean N, Rabary O, Padovani B, Staccini P, Mouroux J, Grimaud D et al. Improvement of dynamic analgesia does not decrease atelectasis after thoracotomy. Br J Anaesth 2001; 87: 564-9.