Veränderungen des zerebralen Metabolismus und des zerebralen Blutflusses unter Halothan und Isofluran in steigenden Konzentrationen

Zusammenfassung

Die Ergebnisse zweier Studien über den Einfluß von Halothan und Isofluran in steigenden endexpiratorischen Konzentrationen (0,25; 0,5; 1,0 Vol %) auf den zerebralen Sauerstoffverbrauch und den zerebralen Blutfluß werden verglichen. Beide Studien wurden an Pavianen (n = 6 für Isofluran, n = 8 für Halothan) mit dem gleichen experimentellen Modell durchgeführt. Der zerebrale Blutfluß wurde nach Injektion von ¹³³Xenon aus einer Auswaschkurve bestimmt. Halothan und Isofluran senkten dosisabhängig den zerebralen Sauerstoffverbrauch. Halothan in steigender Konzentration führte zu einer Reduktion (p < 0,05) des zerebralen Sauerstoffverbrauchs von 3,4 ± 0,8 (Ausgangswert) auf 2,9 ± 0,8 (0,25 Vol %), 2,7 ± 0,7 (0,5 Vol %) und 2,4 ± 0,4 mlO₂ 100 g^-1 min^-1 bei 1,0 Vol %. Durch die Administration von Isofluran in steigenden Konzentrationen verringerte sich der zerebrale Sauerstoffverbrauch signifikant von einem Ausgangswert von 3,7 ± 1,0 auf 2,9 ± 0,9 bei 0,25 Vol %, 2,6 ± 0,6 bei 0,5 Vol % und 1,8 ± 0,8 mlO₂ 100 g^-1 min^-1 unter 1,0 Vol %. Die Administration von Halothan führte zu einem signifikanten, konzentrationsunabhängigen Abfall des zerebralen Blutflusses von 55,8 ± 8,0 über 46,3 ± 10,2 (0,25 %) auf 44,6 ± 9,5 (0,5 Vol %) und 44,5 ± 10,2 ml 100 g^-1 min^-1 (1,0 Vol %). Dennoch kam es zu einer dosisabhängigen Reduktion des errechneten zerebrovaskulären Widerstands bei 1,0 Vol %. Wurde der mittlere arterielle Blutdruck durch die Gabe von Angjotensin-II-amid innerhalb des Bereichs der zerebralen Autoregulation gehalten, kam es unter 1,0 Vol % Halothan zu einem Anstieg des zerebralen Blutflusses über den Ausgangswert hinaus (63,0+10,7 ml 100 g^-1 min^-1). Als Ursache des Fehlens einer Zunahme des zerebralen Blutflusses unter 1,0 Vol % Halothan ohne Blutdruckunterstützung kann anstelle einer Vasokonstriktion eher ein zu niedriger zerebraler Perfusionsdruck angesehen werden. Isofluran führte ebenfalls parallel zur Abnahme des zerebralen Metabolismus zu einem Rückgang des zerebralen Blutflusses. Für alle Isoflurankonzentrationen, 0,25 Vol % (40,7 ± 2,7), 0,5 Vol % (34,7 ± 4,0) und 1,0 Vol % (39,3 ± 4,8) war diese Reduktion verglichen mit dem Ausgangswert (48,3 ± 3,5 ml 100 g^-1 min^-1) signifikant. Unter 1,0 Vol % Isofluran stieg der zerebrale Blutfluß verglichen zum Wert unter 0,5 Vol % Isofluran an (p > 0,05), lag aber noch unter dem Ausgangswert. Der Verlauf der polynomialen Kontraste des zerebralen Blutflusses zeigte sowohl für Halothan als auch für Isofluran einen signifikanten quadratischen Trend und bestätigt einen biphasischen Verlauf der erhaltenen Werte. Halothan und Isofluran in zunehmender Konzentration führen zu einer biphasischen Veränderung des zerebralen Blutflusses. Niedrige Konzentrationen beider Anästhetika führen parallel zur Reduktion des zerebralen Sauerstoffverbrauchs zu einer Reduktion des zerebralen Blutflusses, wohingegen bei höheren Anästhetikakonzentrationen trotz weiter sinkendem zerebralen Sauerstoffverbrauch der zerebrale Blutfluß ansteigt. Die Ausprägung der induzierten Veränderungen ist jedoch für Halothan und Isofluran unterschiedlich.

Summary

The results of two studies on the effects of halothane and isoflurane in increasing end-tidal concentrations (0.25; 0.5; 1.0 vol %) on the cerebral metabolic rate for oxygen and the cerebral blood flow are compared. Both studies were performed on baboons using the same experimental model. Cerebral blood flow was determined from a washout curve after the intracarotid injection of ¹³³xenon. Halothane and isoflurane led to a dose-dependent decrease of the cerebral metabolic rate for oxygen. Increasing concentrations of halothane caused a decrease of cerebral oxygen consumption from 3.4±0.8 (baseline) to 2.9 ± 0.8 (0.25 vol %), 2.7 ± 0,7 (0.5 vol %) and 2.4 ± 0.4 mlO₂ 100 g^-1 min^-1 at 1.0 vol %. The administration of isoflurane reduced the cerebral oxygen consumption significantly from baseline 3.7 ± 1.0 to 2.9 ± 0.9 at 0.25 vol %, 2.6 ± 0.6 at 0.5 vol % and 1.8 ± 0.8 mlO₂ 100 g^-1 min^-1 with 1.0 vol %. A significant, dose-independent reduction of the cerebral blood flow from 55.8 ± 8.0 to 46.3 ± 10.2 (0.25 %) to 44.6 ± 9.5 (0.5 vol %) and 44.5+ 10.2 ml 100 g^-1 min^-1 (1.0 vol %) was observed with halothane. However, a dose-dependent decrease in calculated cerebrovascular resistance was seen at 1.0 vol % of halothane. If mean arterial pressure was kept within the normal limits of cerebrovascular autoregulation by the administration of angiotensin-II-amid during 1.0 vol % of halothane a marked increase in cerebral blood flow above the baseline value was observed. The lacking increase in cerebral blood flow observed at 1.0 vol % of halothane without blood pressure support appeared to be caused by the low cerebral perfusion pressure rather than by vasoconstriction. Isoflurane parallel to the reduction in cerebral oxygen consumption caused a decrease in cerebral blood flow. For each concentration of isoflurane, 0.25 vol % (40.7 ± 2.7), 0.5 vol % (34.7 ± 4.0) and 1.0 vol % (39.3 ± 4.8) this reduction was significant compared to baseline (48.3 ± 3.5 ml 100 g^-1 min^-1). During 1.0 vol % isoflurane cerebral blood flow increased compared to the value at 0.5 vol % (P > 0.05). The analysis of polynomial contrasts of the cerebral blood flow showed for halothane and for isoflurane a significant squared trend confirming a biphasic response of the cerebral flood flow with increasing concentrations of halothane and isoflurane. The observed changes of the cerebral blood flow under the administration of low concentrations of halothane and isoflurane follow a similar biphasic pattern. Low concentrations of both anaesthetic agents decrease the cerebral blood flow parallel to the reduction of the cerebral metabolic rate for oxygen. However, higher anaesthetic concentrations lead to an increase in cerebral blood flow despite a further decrease of the cerebral metabolism. The magnitude of the induced changes is different for the two agents.