Kliniksweiterbildung Neubrandenburg - —...

29.02.2012 - J. Wallenborn

BIS Monitoring in Anästhesie und ITS

Kliniksweiterbildung NeubrandenburgPD Dr. med. habil. Jan Wallenborn, Aue


Was messen wir ?

- Hypnose

- Bewusstlosigkeit

- Amnesie

- Erinnerung implicit

- Erinnerung explicit

- Ansprechbarkeit

- Erweckbarkeit

- Schmerzempfinden

- Bewegung

- autonome Reflexe

Hypnotika+

Opiode=

„Individueller

Restgrad an

Erregbarkeit“

Davidson A.: Paediatr Anaesth 2006; 16:374-387


Elektroenzephalogramm = spontane elektrische Aktivität des ZNS

Limitationen• Datenflut, online / zeitkonform• Elektrodenhaftung, -widerstände• Hirnregionen, Lebensalter • Gerätegröße, Kosten• zentralwirksame Vormedikation !• Tumor, Infarkt, Blutung, Epilepsieherd• Hypothermie, Anästhetika, Katecholamine, paradoxe Effekte,

Beatmung• Elektrokauter, EKG-, Puls-, Muskel-, Schwitzartefakte,

Kabelbewegung

EEG-Normvarianten, Zschocke S: 1995

Wie messen wir ?


Wie messen wir ?

Evozierte Potentiale =reizbezogene Antworten PNS und ZNS

Limitationen

• Funktionsfähigkeit der Nervenbahn• ausgewähltes Gebiet• sehr kleine Amplitude > Aufsumma-

tion Hunderter Einzelreize > min• aufwendige Montage, Zeitaufwand,

Gerätegröße, Kosten• Konfiguration der EP durch Lage der Elektroden beeinflussbar• Hypothermie, Hämodilution, Anästhetika, Hypotonie

Schwarz G, Litscher G: 1998


Womit könnten wir messen ?

SEF 90 SEF 95 wSMF SMF SFBSR Delta-Ratio HI SFX

Delta- Theta- Alpha- Beta-PowerCSA MDF PPF MPF TP CMSA AP

DSA DoH BIS PSI CSI IoC

CPSI Narcotrend ARX SNAP AAI-2

RE / SE entropy SSEP MLAEP VEPCCT IPL ASSR

FAEP BAER LLAEP CSSEP MEP

? !


Was ist der Weg zum Standard ?

Johansen J.: Best Pract Res Clin Anaesth 2006; 20: 81-96

BIS version

Release date

Clinicalendpoint

Comment

1.0 1992 MAC/hemodynamic

Agent-specific, modified by analgesic dose

2.0 1994 Hypnosis/awareness

Reformulation of index, agent-independent

2.5 1995 ‘Awake’ artifact recognition/removal

3.0 1995 Sedation performance enhanced

3.1 1996 a EEG burst suppression detection enhanced

3.2 1997 EMG and ‘near’ suppression handling improved

3.3 1998 EMG detection/removal improved

3.4 1999 15 seconds smoothing, less susceptable to ‘arousal delta’ patterns on emergence

4.0 (XP)

2001Resistant to electrocautery, improved performance in sedation range and handling of near-suppression states 4 lead sensor, upgraded DSC, advanced error handling 2nd bipolar EEG rejects eye movement artifact+

4.1 2004 b Improved performance in sedation range

BIS version

Release date

Clinicalendpoint

Comment

1.0 1992 MAC/hemodynamic

Agent-specific, modified by analgesic dose

2.0 1994 Hypnosis/awareness

Reformulation of index, agent-independent

2.5 1995 ‘Awake’ artifact recognition/removal

3.0 1995 Sedation performance enhanced

3.1 1996 a EEG burst suppression detection enhanced

3.2 1997 EMG and ‘near’ suppression handling improved

3.3 1998 EMG detection/removal improved

3.4 1999 15 seconds smoothing, less susceptable to ‘arousal delta’ patterns on emergence

4.0 (XP)

2001Resistant to electrocautery, improved performance in sedation range and handling of near-suppression states 4 lead sensor, upgraded DSC, advanced error handling 2nd bipolar EEG rejects eye movement artifact+

4.1 2004 b Improved performance in sedation range


Was ist der Weg zum Standard ?

Prof. Dr. H. Schwilden:

Best Pract Res Clin Anaesth 2006; 20: 31-48

Prof. Dr. Gabriel Curio

Campus Benjamin Franklin der Charité –Universitätsmedizin Berlin (Zusammenarbeit mit Fraunhofer Institut Berlin)


Was bringt die meiste Information ?

Jeleazcov: Anesth Analg 2006; 103: 894-901

80 Variablen in 7 Validierungssets


Mit hohem Aufwand (24-Kanal-EEG; EEG + AEP + SEP) kann möglicherweise die größte Menge an Informationen über die aktuelle Hirnaktivität gewonnen werden.

Für die klinische Praxis muss eine Anpassung an Routinebedingungen erreicht werden!

Um den Aufwand zu reduzieren (Gerätegröße, schnelle Elektrodenapplikation) wird ein Informationsverlust in Kauf genommen (eine Hemisphäre, frontale Messung,…).

Hypnosetiefenbestimmung


1980 Medianfrequenz

1992 Bispectral Index

2002 SNAP-Index

1983 Spektrale Eckfrequenz

1999 Narcotrend

2000 Alaris AEP-Index

2001 Patient State Index

2003 Entropie-Monitor

Ø

Ø

⊕

⊕

Ø

Ø

Ø

⊕

Ø2004 Cerebral State Index

2007 wSMF

Vista BISx1.15

Version 5.0

2005 AAI1.6

2004 PSArray²

2006 SNAP II

RE/SE-Modul

2008 IoC

Womit könnten wir messen ?

FDA

FDA

FDA


Firma Aspect Medical Systems, Inc.Newton/USA, Leiden/Niederlande- A-1000, A-1050, A-2000- BIS XP Monitor A-2000

! FDA 1996: Zulassung als EEG-basiertesMonitoringverfahren zur Überwachung derAnästhesiewirkung (2003 Awarenessreduktion)

Bispektraler Index (BIS)


Bispectral Index (BIS)

2009: neue Gerätegeneration, neue Firma: Covidien


• beruht auf Power- und Bispektralanalyse: Einfluß Frequenz, Amplitude/Suppression, Phasenverschiebung (und EMG ?) = „Mischparameter“

• frontale Klebeelektrode, sehr gute automatische Artefakt-eliminierung; Softwareversionen beachten !

• validiert für Erwachsene 18-70 Jahre, n=388, 1048 EEG-segmente mit zugeordnetem Sedierungsniveau, Testung gegen 2. Datenbank

• am besten untersuchter Parameter zur Bestimmung Hypnose-tiefe bei Verw. von Isofluran, Sevofluran, Desfluran, Propofol

• wenig bei Opioidgabe / nicht für Ketaminnarkosen geeignet

• Nachteil: Sensorkosten, ((Einkanal-EEG))

• Vorteil: Anlage schnell und unkompliziert möglich



ERZEUGUNG DES BISPECTRAL-INDEX (BIS)

Stufe 1:

unverarbei - tetes Signal

Stufe 2:

Identifikation des EEGs

Stufe 3:

Einordnung des EEGs in Hypnoseniveau

Artefakt - Detektion und - Reduktion

Suppressions- Detektion

Nahe - Suppres - sions - Detektion

Auswahl eines artefaktfreien EEGs

Suppressions-Index

Nahe -Suppression- Index

Beta- dominierter Index (“ Aktivierung ")

Bispektralanalyse EEG - Index

EEG Kombi -

nation der Kern -

Indizes

BIS

Wallenborn et al. Klin Neurophysiol 2002, 33: 213-222



Vorteile einer adäquaten Hypnosetiefe

1) Reduktion des Anästhetikaverbrauchs

2) Verkürzung der Erholungszeiten

3) Reduktion von Bewegungsreaktionen

4) Vermeiden von Awareness

5) erhöhte kardiovaskuläre Stabilität

6) Verbesserung des Patienten-Outcomes

7) Reduktion von PONV


- altersentsprechende Reduktion

- individuell mögliche "Niedrigstdosis"

cave: bedeutet nicht immer Anästhetikareduktion !!

- Abflachen des Hypnoselevels bei geringerReizung des Patienten

- flachere Hypnoselevel vor OP-Ende ermöglicheneine Verkürzung der Aufwachzeiten

cave: Inkaufnahme von Awareness ?!

Reduktion des Anästhetikaverbrauchs


n= 521n> 4000

Ältere Patienten profitieren bezüglich der eingesetzten Hypnotikamenge vom Einsatz eines Neuromonitorings.

Wilhelm W. et al.: Anaesthesist 2002; 51: 980-988


im Alter von 0,5 – 1,5 Jahren resultieren höhere BIS-Werte als in anderen Altersgruppen

Wallenborn J. et al., Ped Anesth 2007; 17, 140-147

besser: Individuelle Titration





Die modernen Inhalationsanästhetika Sevofluran und Desfluran weisen bezüglich der individuell notwendigen

endtidalen Narkosegaskonzentration eine erhebliche Schwankungsbreite auf.

! niedrige anästhetische Potenz =

große individuelle Streuung

Hypnosetiefenmonitore können bei der "Justierung einer individuell angepassten Vaporeinstellung" hilfreich sein.

Reduktion des Anästhetikaverbrauchs


Individuelle Titration des Anästhetikabedarfs

Die modernen Inhalationsanästhetika Sevofluran und Desfluran weisen bezüglich der individuell notwendigen

endtidalen Narkosegaskonzentration eine erhebliche Schwankungsbreite auf.

! niedrige anästhetische Potenz =

große individuelle Streuung

Hypnosetiefenmonitore können bei der "Justierung einer individuell angepassten Vaporeinstellung" hilfreich sein.


Verkürzung der Erholungszeiten

Wilhelm W. et al.: Anaesthesist 2002; 51: 980-988



40% Reduktion der Zeit bis Ankunft des Patienten in PACU durch Reduktion Propofolverbrauch.

n= 40 / Gruppe

Kreuer S et al.: Anesthesiology 2003; 99: 34-41



Kreuer S, Wilhelm W: Best Pract Res Clin Anaesth 2006; 20: 111-119


Verkürzung der Erholungszeiten AWR

Pavlin JD et al.: Anesth Analg 2001; 93: 613-619- Zeit bis Entlassung in BIS-Gruppe 19min kürzer (nur m)

Drover DR et al.: Anesthesiology 2002; 97: 82-89- AWR-Entlassung nach 57±7 vs 52±8 min in PSI-Gruppe

Recart A et al.: Anesthesiology 2003; 99: 813-818 - AWR-Aufenthalt 106±54 vs. 78±32 min der AEP-Gruppe

19 min

5 min

28 min



CAVE!

Song D et al.: Anesth Analg 1998; 87: 1245-1248- Patienten mit BIS >75 am Ende der Narkose erreichenschneller die Entlassungskriterien

= Inkaufnahme von Awareness !

29.02.2012 - J. Wallenborn Takamatsu I et al.: BJA 2006; 96: 620-626

Bewegungsreaktionen


Bewegungsreaktionen

Schneider G. et al.: J Neurosurg Anesth 2002; 14: 7-11

- Propofol-Infusion bis Einstellung BIS = 50-60

- isolierte Unterarmtechnik: nach Intubation drückten 8 von 20 Patientendie Hand des Untersuchers auf Kommando

- kein Patient konnte sich an Prozedur erinnern

Schneider G. et al.: Br J Anaesth 2003; 91: 329-335

- BIS und PSI sind signifikant verschieden zwischen Patienten dieantworten bzw. nicht antworten

- die große individuelle Varianz führt zu Fehlklassifikationen bewußt/bewußtlos

- mit Pk-Wert <70% sind beide Parameter unsicher für die Awareness-Detektion


Schmerzreaktionen und Intubationsreiz führen zu Arousal !Antwort unter Sedierung ist möglich ohne Erinnerung !

Glass PS et al.: Anesthesiology 1997; 86: 836-847


Bewegungsreaktionen

…sind spinal vermittelt und können trotz "normaler" Neuromonitoring-Parameterauftreten.

Das Neuromonitoring reagiert mit Verzögerung und nur wenn eine zentrale (ZNS) Aktivierung stattfindet / gemessen werden kann.

Sie sind Zeichen bevorstehender Awareness. (cave: Opioide)


Awarenessreduktion


- 11785 Patienten (nur 17,7% Benzodiazepin vor Narkose)

- 19x Awareness: 0,18% bei neuromuskulärer Blockade 0,1 % ohne Relaxantien

- 13x auditorische, 6x visuelle, 7x Schmerz-Empfindung

- 5x erst am 3. postoperativen Tag detektiert

- 12x Verstehen der Situation, 9x Angstgefühl

- 4x langanhaltende Symptomatik (nach 3 Wochen i.O.)

- Neuromonitoring hätte möglicherweise 16 Ereignisseverhindern können

Sandin RH et al.: Lancet 2000; 355: 707-711


- 8372 Zwischenfälle in der AIMS-Datenbank

- 81x Awareness (50x definitiv, 31x sehr wahrscheinlich)

- 13x ohne ersichtlichen Grund

- 36x inadäquate Narkosetiefe (13x Vaporprobleme, 5x prolongierte Intubation, 4x Reduktion der Volatila wegenKreislaufdepression)

- 32x Medikamentenfehler (Verwechslung, Unterdosierung,Gerätefehler, Spritzenausfall, Diskonnektion)

Empfehlung zur Awareness-Reduktion Nr.8: Einsatz eines Narkosetiefenmonitors wenigstens in ausgewählten Fällen

Bergman IJ et al.: Anaesthesia 2002; 57: 549-556


25 Fälle (0,13%) von Awareness mit Recall1182 Fälle (6%) Angabe intraoperative Träume

Sebel P, Bowdle A. AIM Trial. ASA 2003; A-360


Primär:

- aufdringliche und stressende Gedanken/Bilder des Erlebnisses

- Vermeiden auslösender Stimuli

- generalisierte Angst, vegetative Empfindlichkeit

Nach Monaten und Jahren Manifestation als:

- Schlafstörungen und Alpträume

- Angst- und Panikattacken, übertriebene Schreckhaftigkeit

- Meiden von medizinischer Behandlung / Krankenhäusern

- Konzentrationsschwäche, wiederholtes Durchleben des Ereignisses auch am Tage

Posttraumatic stress disorder (PTSD)

29.02.2012 - J. Wallenborn Spitellie PH et al.: Anesthesiology Clin N Am 2002; 20: 555-570

22x awake paralysis keine Volatila OR = 3,2 78x recall weiblich OR = 3,081700 – 750000 $ Muskelrelaxantien OR = 2,28

Schadensersatzklagen

Awareness – medikolegaler Aspekt


B-Aware Trial Safe-2 Trial

Myles P et al.: Lancet 2004; 363: 1757-63; Lennmarken C et al.: Anesth Analg 2003; 96: S-133

FDA-Zulassung für BIS™-Monitoring:

- 1996 Überwachung der Anästhesiewirkung- 2003 neuer Indikationsbereich: Awarenessreduktion

Awarenessreduktion


Nicht der Hypnosetiefen-Monitor an sich, sondern die Überwachung des Monitors hat versagt !

Mychaskiw G. et al.: Anesth Analg 2002; 20: 555-570

„Explizit Intraoperative Recall at a BIS of 47“


„B-Unaware Trial“

Avidan MS. et al.: N Engl J Med 2008; 358: 1097-1108

Methods

We randomly assigned 2000 patients to BIS-guided anesthesia (target BIS range, 40 to 60) orETAG-guided anesthesia (target ETAG range, 0.7 to 1.3 MAC).

ResultsWe assessed 967 and 974 patients from the BIS and ETAG groups, respectively.

Two cases of definite anesthesia awareness occurred in e ach group(absolute difference, 0%; 95% confidence interval [CI], −0.56 to 0.57%). The BIS value was greater than 60 in one case of definite anesthesia awareness, and the ETAG concentrations wereless than 0.7 MAC in three cases. For all patients, the mean (±SD) time-averaged ETAG concentration was 0.81±0.25 MAC in the BIS group and 0.82±0.23 MAC in the ETAG group (P = 0.10; 95% CI for the difference between the BIS and ETAG groups, −0.04 to 0.01 MAC).

ConclusionWe did not reproduce the results of previous studies that reported a lower incidence of anesthesiaawareness with BIS monitoring, and the use of the BIS protocol was not associated with reduced

administration of volatile anesthetic gases. Anesthesia awareness occurred evenwhen BIS values and ETAG concentrations were within the t argetranges. Our findings do not support routine BIS monitoring as part of standard practice.


Independent of pharmacokinetic confounding,

BIS frequently correlates poorly with ETAC,

is often insensitive to clinically significant changes in ETAC,

and is vulnerable to interindividual variability.

BIS is therefore incapable of finely guiding volatile anesthetic titration during anesthetic maintenance.

Whitlock EL et al.: Anesthesiology 2011; Oct 27

„B-Unaware Trial“ - 2


„Avidan-3“

Avidan MS. et al.: N Engl J Med 2011; 365: 591-600

Multizentrisch: 3 Zentren in USA

BIS 40 – 60 vs. ETAC 0,7 – 1,3 MAC

High risk patients (1% awareness postuliert)

BIS im Median 40 (37-45) vs. 41 (38-45)


- 51 jährige Patientin CG

- keine kardialen oder pulmonalen Vorerkran-kungen

- mehrstündige OP geplant: Ovarektomie, Omentektomie, LNE, Entperitonealisierung, Vulva-PE

- Ovarial-Tm bds. > 6 kg

- in Anamnese OP mit bewusster, erinnerbarer Wachheit mit Schmerz

Fall: Awarenessdetektion






11 Stunden Narkose

6 min entscheidend für Awareness

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

19:3819:39

19:4019:41

19:4219:43

19:4419:45

19:4619:47

19:48

BIS

Zeit

Fall CG; weiblich, 51 Jahre; balancierte Anästhesie am 07.12.2005 zur beidseitigen Ovarialtumor-Exstirpation

Fall: Awarenessdetektion


Erfordern (einzelne Phasen während) Operationen ein flacheres Anästhesielevel , so ist auch mit einem höheren Awarenessrisiko zu rechnen!

Bei der Inhalationsanästhesie ist – im Gegensatz zur TIVA – durch Messung der endtidalen Konzentration eine kontinuierliche Kontrolle der aktuell wirksamen Konzentration möglich, wir kennen dennoch nicht den individuellen Bedarf des einzelnen Patienten an Anästhetika.

Awarenessreduktion


Kardiovaskuläre Stabilität

Das Vermeiden „zu tiefer“ und „zu flacher“ Narkose durch eine individuell angepasste Anästhesieführung kann unerwünschte Phasen von prolongierter Hypotension / Hypertension bzw. Bradykardie / Tachykardie verringern bzw. verkürzen und nach-folgende negative kardiovaskuläre Ereignisse verhindern helfen.

Bei Risikogruppen (kardialer Risikopatient, Adipositas, „extre-me“ Altersgruppen, Awareness- und PONV-Anamnese) bietet das Neuromonitoring Vorteile durch einen Wechsel von der gewichts- zur effektadaptierten Steuerung der Hypnosetiefe.

NM kann eine Entscheidungshilfe sein: weitere Verringerung des Hypnotikums vs. frühzeitiger Einsatz von Katecholaminen.


Patientenoutcome - Mortalität

Monk T et al.: Anesth Analg 2005; 100: 4-10

- 1064 Patienten mit Allgemeinanästhesie

- 1-Jahresmortalität = 5,5%

- unabhängige Prädiktoren für Tod nach 1 Jahr:

- Komorbidität des Patienten [OR=16,1]- kumulative Zeit tiefer Hypnose [BIS < 45; OR=1,24]- intraoperative Hypotension (RRsyst < 80 mmHg)

Lennmarken C et al.: Anesthesiology 2003; 99: A30

- 20% Anstieg des Risikos für 1-Jahresmortalität für jedeStunde Anästhesie bei der BIS kleiner 45 (n=5057)


Patientenoutcome - POCD

Low BIS-Gruppe = 39 (36-43) vs. High BIS-Gruppe = 51 (41-54)tiefere Anästhesie = bessere cognitive Funktion 4-6 Wo pop.

Farag E et al.:: Anesth Analg 2006; 103: 633-640


0

20

40

60

80

100

0-2 Std. 2-5 Std.

% POV

Entlassungsfähigkeit 80 vs. 90 %

Reduktion von PONV um 50% in der frühen postoperativen Phase

Kontroll- BIS-Gruppe

Patientenoutcome - PONV

Schwankender BIS in Kontrollgruppe = Über-/Unterdosierung von SevofluranHypothese: BIS <40 ist mit höherem PONV-Risiko verbu nden

K.A.Nelskylä et al.: Anesth Analg 2001; 93: 1165-1169

N = 30 vs. 32


Patientenoutcome - PONV

Luginbühl M et al.: Acta Anaesthesiol Scand 2003; 47: 165-173

N=40/Gruppe

! weniger Episoden mit BIS-Werten > 60


Messung der Sedierungstiefe

29.02.2012 - J. Wallenborn Schaffrath E. et al. Anaesthesist 2004;53:1111-32

- tief sedierte Patienten lassen sich mit Scoresystemen nicht ausreichend genau beurteilen

- zwischen Scoring- und EEG-Systemen keine gute Korrelation herstellbar, da unterschiedliche Sedierungsbereiche erfasst




Tonner PH et al. Crit Care Med 2005; 33:580-4

- große interindividuelle Variabilität- Korrelation BIS mit EMG-Aktivität, nicht mit Körpertemperatur- BIS steigt mit erhöhter EMG-Aktivität an- einige der tief sedierten Patienten hatten BIS-Werte über 80- BIS XP 3.12 nicht besser als alte Version BIS 2.10



McDermott NB et al. Anesth Analg 2003;97:39-43

- gute Korrelation BIS und UMSS (außer Ketanest und Chloralhydrat)- Bispektralanalyse valide bei Kindern, um zwischen wacher und tiefer Sedierung zu unterscheiden



• Andrzejowski J et al. Anaesthesia 2000,55:761-3

- exogene Katecholamine haben Arousal-Effekt bei leicht

sedierten Patienten

- 15µg Adrenalin: RR von 107/60 auf 140/70mmHg und

Anstieg BIS von 63 auf 76 (p<0.005; bei 75% MOAASS↑)

• Tobias JD et al. J Clin Anesth 2001;13:122-4

- BIS-Monitor zeigt Toleranzentwicklung an (9Jahre, m.)

- Tag 1: BIS=29 und Ramsay=4 bei 230mg Midaz + 4mg Fenta

- Tag 5: BIS=33 und Ramsay=4 bei 460mg Midaz +13mg Fenta


• Frenzel D et al. Intensive Care Med 2002;28:

- moderate Korrelation BIS und GCS, Ramsay, Cook, SAS

und MOAASS nur bei 58% der Patienten

- kein Parameter, der „non-BIS patients“ unterscheidet

• Chisholm CJ et al. Mayo Clin Proc 2006;81:46-52

- BIS unterscheidet nicht verlässlich leichte und tiefe Sedierung



• ZNS = eigentliches Zielorgan der Narkose= Wirkort der Hypnotika

• Neuromonitoring ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung

• Neuromonitoring ermöglicht Wechsel von gewichts- zu effektadaptierten Dosierung

Frage darf nicht mehr lauten: Müssen wir Hypnosetiefe messen?

Sondern nur noch:

Womit messen wir sie derzeit am besten und wie können wir diese Messung optimieren?

Hypnosetiefenbestimmung


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Buchvorschläge:

Wilhelm, W., Bruhn, J., Kreuer, S. (2005): Überwachung der Narkosetiefe. Grundlagen und klinische Praxis. Köln: Deutscher Ärzte-Verlag, ISBN 3-7691-1193-1

Stöhr, M., Wagner, W., Pfadenhauer, K., Scheglmann, K. (1999): Neuromonitoring. Darmstadt: Steinkopff, ISBN 3-7985-1160-8

Wissenschaftlicher Arbeitskreis Neuroanästhesie (2007) :

Neuromonitoring in Anästhesie und Intensivmedizin – Empfehlungen für eine berufsbegleitende modulare Fortbildung und Zertifizierung. AnästhIntensivmed 48, 48-54

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