Skal hjernens autoregulation revurderes?

Generel anæstesi har et implicit problem. Patienten kan ikke kontaktes, og nogle patienter har et reduceret mentalt niveau efter anæstesi, måske fordi hjernens gennemblødning (CBF) og oxygenering (ScO2 ) har været påvirkede. I 1846 blev anæstesi med æter demonstreret i The Ether Dome på Massachusetts General Hospital, og den første anæstesi i Danmark fandt allerede sted i 1847 på Almindeligt Hospital [1]. Men det tog 100 år, inden anæstesiologi blev et lægevidenskabeligt speciale og da betinget af, at ventilation skulle sikres under thoraxkirurgiske indgreb. I store dele af verden var Erik Husfeldt initiativtager til denne udvikling med oprettelsen af Anesthesiology Center Copenhagen under World Health Organisation (WHO).

Kampen for den frie luftvej fik betydning ikke alene for anæstesi, men også for akutmedicin og intensiv terapi, som blev etableret på Blegdamshospitalet i forbindelse med polioepidemien i 1952 med Bjørn Ibsen som den drivende kraft for de patienter, som H. C. A. Lassens modtog. Maskeventilation, trakeal intubation og larynxmasken sikrer nu, at den arterielle iltsaturation er > 97%, og den sluteksspiratoriske kuldioxidtension holdes ~ 4,5 kPa under anæstesi og intensiv terapi.

Den væsentligste forudsætning for at bevare hjernens oxygenering under anæstesi er dermed etableret, og nu er komplikationer efter (hjerte)operationer i forbavsende grad afhængige af, om behandling af kredsløbet bevarer ScO2 [2]. CBF er under indflydelse af den arterielle kuldioxidtension, og sammenhængen mellem CBF og hjernens perfusionstryk er udtrykt ved cerebral autoregulation (Figur 1 ), som formuleret af Niels A. Lassen [3] bl.a. på baggrund af eksperimentelle undersøgelser, der blev udført af Mogens Fog i 1938. Ud fra dette begreb er CBF konstant inden for et blodtryk fra ca. 60 til 150 mmHg, mens lavere tryk udløser faldende CBF, hvorimod højere tryk øger CBF.

Fra et anæstesiologisk synspunkt er denne model for regulation af CBF en udfordring. For at reducere det operative blodtab kan kirurgi gennemføres under såkaldt hypotensionsanæstesi, og blodtrykket er da markant lavere end det, der angives som den nedre grænse for cerebral autoregulation (Figur 1). Omvendt kan sympatisk stimulation med f.eks. administration af noradrenalin [4] eller Metaoxedrin øge blodtrykket til højere tryk end angivet som den øvre grænse for cerebral autoregulation, men der etableres da et fald og ikke den forventede stigning i ScO2 .

Disse observationer af hjernens oxygenering antyder, at den kendte cerebrale autoregulationskurve må suppleres. Selv om der næppe kan opstilles en generel model for regulation af CBF, skal det fremhæves, at også hjertets minutvolumen (CO) og/eller sympatisk nerveaktivitet synes at være af betydning for CBF. En første observation af en diskrepans mellem CBF og hjernens perfusionstryk var, at hjernens perfusion og ScO2 er lavere i stående end i liggende stilling, selv om blodtrykket på niveau med hjernen er uændret [5, 6]. Niels Lassen ville forklare dette forhold med, at selv inden for det blodtryksinterval, hvor den cerebrale autoregulation er effektiv, er CBF ikke helt konstant. I flere situationer synes der dog at være en konsekvent indflydelse af det centrale blodvolumen (CBV) eller CO på hjernens perfusion, der måske er betinget af, at sympatikustonus øges ved et reduceret CBV og dermed CO. Hjernens kar er forsynet med sympatiske nervefibre, og selv i hvile er der noradrenalin »spill-over« fra hjernen, og stimulation af sympatikus reducerer CBF.

En tilsvarende observation er, at den stigning i hjernens perfusion, der indtræder under fysisk arbejde, er proportional med evnen til at øge CO. Dette gælder både, når evnen til at øge CO manipuleres ved administration af et beta-adrenergt blokerende middel (propranolol eller metoprolol) og ved sammenligning af resultater fra patienter med hjerteinsufficiens og raske kontrolpersoner [7]. Vigtigt er det, at denne restriktion i CBF under arbejde med en reduceret stigning i CO er et resultat af sympatisk aktivitet, da den ophæves med stelatumblokade [7]. En tydelig sammenhæng mellem hjernens perfusion og CO ses hos patienter, der er forsynet med Heartmate-apparatur. Med den sædvanlige indstilling af den propel, som da driver CO, er der ingen stigning i hjernens perfusion under arbejde. Omvendt øges hjernens perfusion proportionalt med hastigheden, som propellen indstilles til og dermed CO, og stigning i hjernens perfusion bliver da sammenlignelig med den normale for arbejde (18% versus 25%). Når CBF stiger under fysisk arbejde, selv om den sympatiske aktivitet øges, skyldes det formentlig »sympatolyse«, der er betinget af intens hjerneaktivitet, som det er kendt fra balancen mellem sympatisk aktivitet og muskelmetabolisme for karrene til de arbejdende muskler.

Af større relevans for anæstesi er hypovolæmisk shock som udløst ved blødning eller eksperimentelt på et vippebord eller ved at applicere undertryk på underkroppen. Med reduceret CBV og dermed CO falder CBF og ScO2 ved et middelblodtryk, der er så højt som 80 mmHg [5, 6]. Omvendt indebærer anæstesiologisk praksis hyppigt, at blodtrykket er på et niveau, der svarer til eller er lavere end den angivne nedre grænse for cerebral autoregulation, uden at ScO2 bliver påvirket (Figur 1). Selv om ScO2 ikke falder, når blodtrykket bliver lavt, kan det være indiceret at øge blodtrykket f.eks.: ved administration af Metaoxedrin eller noradrenalin. I den situation reduceres ScO2 , måske fordi CO falder, da ephedrin ikke har samme negative indflydelse på ScO2 og CO under en tilsvarende stigning i blodtrykket. Variationen i den nedre grænse for cerebral autoregulation er så betydelig, at den kan række fra tilsyneladende ikke at være eksisterende til at være tæt på det normale blodtryk, afhængigt af om CBV og CO er bevaret, og der kan også demonstreres en »omvendt« autoregulationskurve med faldende ScO2 under udvikling af stigende blodtryk.

Normovolæmi

Dermed er det afgørende at vedligeholde CBV og CO, hvilket har været begrænset af, at der ikke er etableret nogen definition af normovolæmi. De hyppigst målte kredsløbsvariabler er hjertefrekvens og blodtryk, og deres reaktion på et reduceret CBV er kendt med en moderat stigning i hjertefrekvensen ved et fald i CBV og et eventuelt drastisk fald i hjertefrekvens og blodtryk, når CBV er reduceret med ca. 30% [8].

For definition af normovolæmi er det af in teresse, at CO ikke afhænger af CBV i liggende stilling, hvilket kan udtrykkes ved, at hjertet da opererer på den øverste flade del af »Starling-kurven«. Normovolæmi kan derfor defineres som det CBV, der ikke begrænser CO hos den liggende person [9]. Derfor administreres væske indtil et maksimalt slagvolumen, CO eller venøs saturation er etableret ved såkaldt individualised goal directed fluid therapy for at sikre, at patienten er »normovolæm« i hele det perioperative forløb. Denne strategi for væskebehandling er den eneste, der konsekvent reducerer hyppigheden af postoperative komplikationer [10], og den kan gennemføres med noninvasivt udstyr baseret på registrering af slagvolumen, CO eller musklernes oxygenering. Denne volumenstrategi tager hensyn til individuelle variationer i CO, mens en strategi, der tilstræber at opnå et givet CO eller kardialt indeks, ikke reducerer postoperative komplikationer. Det skyldes, at der er store interindividuelle forskelle i CO, og disse forskelle er koblet til genetisk betinget variation i Arg16Gly β2 -adrenerg-receptoren. Desuden betyder den vasodilatation, som ofte er forbundet med sygdom og anæstesi, at patienterne kan have et hyperdynamisk kredsløb med en venøs saturation på f.eks. 85% snarere end den gennemsnitlige hvileværdi på 75%, og det ses ofte, at den maksimale venøse saturation er = 90%, som det er tilfældet hos normale personer under opvarmning af kroppen.

Monitorering af hjernens oxygenering

Det må også erkendes, at hos nogle patienter er der et fald i ScO2 ved et blodtryk, som kan være så højt som 90 mmHg, selv om CBV og CO er bevarede. En forklaring er, at sklerose i de arterier, der forsyner hjernen, medfører, at CBF bliver trykafhængig, og perioperativ hypotension kan måske forklare, at postoperativ apopleksi optræder med en hyppighed på op mod 1%. Yderligere har nogle patienter med sukkersyge og leversygdom ikke effektiv cerebral autoregulation, ligesom inhalationsanæstetika påvirker autoregulationen, og hjernens perfusion bliver påvirkelig både af et fald og en stigning i blodtrykket. Det kan derfor ikke vides, om CBF og ScO2 er bevaret, uden at der foretages en måling, og ScO2 monitoreres enkelt med den teknologi, der benyttes til pulsoximetri - dvs. med nær infrarød spektroskopi. Sammenfattende er det sandsynligt, at et stabilt niveau for ScO2 er den parameter, som kredsløbsmonitorering skal rettes mod for at sikre et glat postoperativt forløb, og et bevaret CBV og dermed CO er væsentlige forudsætninger for at opnå dette mål.

Niels H. Secher, Anæstesiologisk Klinik, Rigshospitalet, DK-2100 København Ø. E-mail: nhsecher@rh.dk

Antaget: 29. marts 2009

Interessekonflikter: De nævnte undersøgelser har været støttet af Aase og Ejnar Danielsens Fond.

Artiklen er skrevet på basis af forfatterens professortiltrædelsesforelæsning for at belyse aktive frontlinjeforskningsområder i Danmark.