Evaluation of electroencephalographic parameters during the administration of different nitrous oxide concentrations
http://dx.doi.org/10.1590/S0034-70942003000100001
Evaluación de los parámetros derivados del electroencefalograma durante administración de diferentes concentraciones de óxido nitroso
Sara Lúcia Cavalcante, TSAI; Rogean Rodrigues Nunes, TSAII
ICoordenadora do Centro de Estudos do São Lucas, Hospital de Cirurgia e Anestesia
IIDiretor Clínico e Chefe do Serviço de Anestesiologia do São Lucas, Hospital de Cirurgia e Anestesia
JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A análise espectral do eletroencefalograma vem sendo usada como medida da profundidade anestésica, nível de hipnose e sedação de diversos agentes anestésicos. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do N2O sobre os parâmetros derivados do eletroencefalograma, nível de sedação pela Escala Analógica de Alerta e Sedação (EAS), variáveis hemodinâmicas e ventilatórias.
MÉTODO: Participaram do estudo 30 pacientes adultos, de ambos os sexos, estado físico ASA I, com idades entre 20 e 40 anos, que se submeteram ao seguinte protocolo: respirar espontaneamente e relaxar de olhos fechados durante dez minutos, sendo coletados dados em três momentos: M1 - antes da oferta de N2O; M2 - N2O a 30% em O2; M3 - N2O a 50% em O2. A coleta dos dados de M2 e M3 foi realizada após quinze minutos da estabilização das frações expiradas de N2O (FeN2O) em 30% e 50% respectivamente, com o tempo de 5 minutos entre as frações. Os parâmetros estudados foram os seguintes: eletroencefalográficos: BIS, SEF1, SEF2, potência total (PT) e taxa de supressão (TS); hemodinâmicos: freqüência cardíaca (FC), pressão arterial sistólica (PAS), pressão arterial diastólica (PAD); ventilatórios: SpO2, PETCO2, ventilação minuto e freqüência respiratória; clínicos: os pacientes foram classificados numericamente em ordem decrescente (5, 4, 3, 2 e 1) quanto ao seu estado de alerta, pela EAS.
RESULTADOS: O N2O a 30% e a 50% modificou estatisticamente o BIS, SEF1, SEF2, PT e o grau de sedação pela EAS, ao longo dos momentos estudados. Não foram observadas modificações clinicamente importantes, pois todos os pacientes mostraram-se cooperativos e levemente sedados, apesar das variações do SEF1 e SEF2 indicarem valores compatíveis com estágio de hipnose profunda. As variações estatísticas nos parâmetros hemodinâmicos e ventilatórios não foram clinicamente significativas.
CONCLUSÕES: O N2O a 30% e a 50%, em pacientes sem medicação pré-anestésica, induzem a um leve estado de sedação avaliado pela EAS, havendo correspondência com o BIS, o mesmo não ocorrendo com SEF1 e SEF2.
Unitermos: ANESTÉSICOS, Gasoso: óxido nitroso; MONITORIZAÇÃO: eletroencefalográfica, índice bispectral, potência total, SEF 95%, taxa de supressão
BACKGROUND AND OBJECTIVES: Spectral electroencephalography has been used to measure anesthetic depth, hypnosis and sedation levels induced by different anesthetic agents. This study aimed at evaluating the effects of N2O on electroencephalographic (EEG) variables and sedation levels according to Observer Assessment of Alertness/Sedation (OAA/S) scale, as well as on hemodynamic and respiratory parameters.
METHODS: Thirty adult patients from both genders, physical status ASA I, aged 20 and 40 years, were submitted to the following protocol: after 10 minutes of relaxation, spontaneously breathing with eyes close, patients were given 30% and 50% N2O concentrations under face mask. Data were collected in three moments: M1- before N2O administration; M2 - 30% N2O in O2; M3 - 50% N2O in O2. Data for M2 and M3 were collected 15 minutes after stabilization of 30% and 50% N2O expired fractions (FeN2O), respectively, with a 5-minute interval between fractions. The following parameters were evaluated: electroencephalographic: BIS, SEF1, SEF2, power energy (PE) and burst suppression (BS); hemodynamic: heart rate (HR), systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP); respiratory: oxygen hemoglobin saturation (SpO2), carbon dioxide expired pressure (PETCO2), minute ventilation and respiratory rate; clinical: patients were rated in a descending order (5, 4, 3, 2 and 1) according to OAA/S scale.
RESULTS: N2O administrated at 30% and 50% concentrations has statistically changed BIS, SEF1, SEF2, PE and OAA/S level of sedation in the studied moments. No clinically important changes were observed, as all patients were cooperative and slightly sedated, though SEF1 and SEF2 indications of deep hypnosis. Hemodynamic and respiratory parameters changes were not statistically significant.
CONCLUSIONS: N2O at 30% and 50% concentrations in non-premedicated patients has induced mild sedation according to OAA/S scale. There has been correspondence with BIS, but not with SEF1 and SEF2.
Key Words: ANESTHETICS, Gaseous, nitrous oxide; MONITORING: electroencephalography: bispectral index, total power, SEF 95%, burst suppression
JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: El análisis espectral del electroencefalograma viene siendo usado como medida de la profundidad anestésica, nivel de hipnosis y sedación de diversos agentes anestésicos. El objetivo de este estudio fue evaluar los efectos del N2O sobre los parámetros derivados del electroencefalograma, nivel de sedación por la Escala Analógica de Alerta y Sedación (EAS), variables hemodinámicas y ventilatorias.
MÉTODO: Participaron del estudio 30 pacientes adultos, de ambos sexos, estado físico ASA I, con edades entre 20 y 40 años, que se sometieron al siguiente protocolo: respirar espontáneamente y relajar de ojos cerrados durante diez minutos, siendo colectados datos en tres momentos: M1 - antes de la oferta de N2O; M2 - N2O a 30% en O2; M3 - N2O a 50% en O2. La colecta de los datos de M2 y M3 fue realizada después de quince minutos de la estabilización de las fracciones expiradas de N2O (FeN2O) en 30% y 50% respectivamente, con el tiempo de 5 minutos entre las fracciones. Los parámetros estudiados fueron los siguientes: electroencefalográficos: BIS, SEF1, SEF2, potencia total (PT) y tasa de supresión (TS); hemodinámicos: frecuencia cardíaca (FC), presión arterial sistólica (PAS), presión arterial diastólica (PAD); ventilatorios: SpO2, PETCO2, ventilación minuto y frecuencia respiratoria; clínicos: los pacientes fueron clasificados numéricamente en orden decreciente (5, 4, 3, 2 y 1) cuanto a su estado de alerta, por la EAS.
RESULTADOS: El N2O a 30% y a 50% modificó estadísticamente el BIS, SEF1, SEF2, PT y el grado de sedación por la EAS, al largo de los momentos estudiados. No fueron observadas modificaciones clínicamente importantes, pues todos los pacientes se mostraron cooperativos y levemente sedados, a pesar de las variaciones del SEF1 y SEF2 indicaren valores compatibles con práctica de hipnosis profunda. Las variaciones estadísticas en los parámetros hemodinámicos y ventilatorios no fueron clínicamente significativas.
CONCLUSIONES: El N2O a 30% y a 50%, en pacientes sin medicación pré-anestésica, inducen a un leve estado de sedación evaluado por la EAS, habiendo correspondencia con el BIS, el mismo no ocurriendo con SEF1 y SEF2.
O óxido nitroso (N2O) é usado em anestesia geral balanceada e em sedação consciente para procedimentos médicos e odontológicos 1-3. Seus efeitos anestésicos, analgésicos em concentrações sub-anestésicas, amnésicos e psíquicos têm permitido um melhor conhecimento clínico das indicações, contra-indicações e precauções no uso deste gás 4-7. Outras características do N2O, como a capacidade de ativar o sistema nervoso simpático 8,9, aumentar o tônus muscular 10 e acelerar a indução dos anestésicos inalatórios 11 também estão descritas. A análise bispectral do eletroencefalograma (BIS) vem sendo usada como método para averiguar os efeitos de agentes inalatórios sobre a profundidade anestésica 12 e o nível de sedação e de hipnose determinado por drogas venosas, como o propofol 13, midazolam 14, opióides 14 e agonistas a2-adrenérgicos 15.
O presente estudo teve por objetivo avaliar os efeitos do N2O sobre os parâmetros derivados do eletroencefalograma, nível de sedação através da Escala Analógica de Alerta e Sedação (EAS) 16, variáveis hemodinâmicas e ventilatórias.
Após aprovação do Comitê de Ética e o consentimento formal, participaram do estudo 30 pacientes de ambos os sexos, com idades entre 20 e 40 anos, estado físico ASA I e índice de massa corpórea entre 22 e 28. Foram excluídos pacientes em uso de drogas psicoativas ou passado de doenças psiquiátricas. Nenhum dos pacientes fez uso de medicação pré-anestésica. Na sala de operação, após venóclise, procederam-se as monitorizações da pressão arterial pelo método não invasivo, oximetria de pulso e cardioscópio em DII e V5. A análise dos parâmetros derivados do eletroencefalograma foi feita após montagem de eletrodos de cloreto de prata, utilizando-se dois canais (F7, F8), um terra (Fp1) e um de referência (Fz). Uma máscara facial com dispositivo adequado permitiu perfeito acoplamento máscara-face, utilizando um sistema circular com absorvedor de CO2, para ventilação pulmonar. As concentrações inspiradas e expiradas de oxigênio (O2) e N2O, e da pressão expirada de dióxido de carbono (PETCO2) foram monitorizadas continuamente, assim como a freqüência respiratória, através do analisador de agentes anestésicos. A ventilação por minuto foi registrada por um espirômetro no ramo expiratório do circuito respiratório. Os pacientes foram orientados a fechar os olhos e relaxar, concentrando-se na respiração durante dez minutos, para a seguir coletarem-se os dados em três momentos: M1 - antes da oferta de N2O; M2 - N2O a 30% em O2; M3 - N2O a 50% em O2. A coleta dos dados de M2 e M3 foi realizada após quinze minutos da estabilização das frações expiradas de N2O (FeN2O) em 30% e a 50% respectivamente. O tempo de ajuste de 30% e 50% da FeN2O foi estabelecido em cinco minutos.
Os parâmetros estudados foram os seguintes: a) eletroencefalográficos: BIS, SEF1, SEF2, potência total (PT), definida como a medida total absoluta de potência na faixa de freqüência de 0,5 a 30 Hz, sendo seus valores de variação compreendidos entre 40 e 100 db 17; b) taxa de supressão (TS), definida como percentual de tempo nos últimos 63 segundos em que o EEG registrou amplitudes inferiores a 5 µV (baixa amplitude compatível com anestesia profunda) 18; c) hemodinâmicos: freqüência cardíaca (FC), pressão arterial sistólica (PAS), pressão arterial diastólica (PAD). Os parâmetros hemodinâmicos considerados limites inferiores no protocolo foram PAS = 80 mmHg e PAD = 60 mmHg. Os limites superiores de PAS e PAD foram considerados clinicamente importantes acima de 20% dos valores em M1. A FC com variações maiores que 20% em relação aos valores em M1 foram consideradas de significância clínica; d) ventilatórios: saturação periférica de hemoglobina (SpO2), pressão expirada de dióxido de carbono (PETCO2), ventilação minuto (VM), freqüência respiratória (FR); e) clínicos: os pacientes foram classificados numericamente em ordem decrescente (5, 4, 3, 2 e 1) quanto ao seu estado de alerta, seguindo a Escala Analógica de Sedação (EAS) 16 onde:
5 - Resposta imediata quando solicitado pelo nome. Fala normal, expressão facial normal e olhos abertos sem queda das pálpebras;
4 - Resposta letárgica quando solicitado pelo nome; fala lenta, expressão facial relaxada e olhos embaçados ou com discreta ptose palpebral;
3 - Resposta somente quando solicitado pelo nome em voz alta ou repetidas vezes. Fala com pronúncia indistinta, ininteligível, expressão facial relaxada (queda da mandíbula) e olhos embaçados com ptose;
2 - Resposta somente a estímulos táteis; fala com poucas palavras compreensíveis;
1 - Não responde a estímulos táteis.
Os parâmetros estudados foram representados por média e desvio padrão e submetidos a tratamento estatístico através da análise de variância e posterior aplicação do teste de Tukey. Adotou-se o nível de significância de 0,05 (5%). Níveis descritivos (p) inferiores a este valor foram considerados significantes.
Os dados demográficos da amostra estudada estão apresentados na tabela I e foram considerados homogêneos. As misturas O2 + N2O a 30% e O2 + N2O a 50% foram bem toleradas por todos os pacientes. Discreta agitação transitória foi observada em três pacientes que inalaram O2 + N2O a 50%. A análise das médias do BIS, SEF1 e SEF2 demonstra diferença significativa ao longo do tempo: M1 > M2 > M3 (p < 0,05 entre todos os momentos) (Figura 1). A TS foi significativamente diferente com M1 < M2 < M3 (p < 0,05 entre todos os momentos) (Figura 2). A TS permaneceu em zero ao longo dos momentos estudados. A variação no grau de sedação pela EAS foi significativa e mostrou M1 > M2 > M3 (p < 0,05 entre todos os momentos) (Tabela II). Os valores da PAS, PAD e FC nos momentos estudados são significativamente diferentes ao longo do estudo com M3 > M2 > M1 (p < 0,05); entretanto, não ultrapassaram os limites pré-estabelecidos no protocolo (Tabela II e Figura 3). Na tabela III estão descritas as médias e desvios padrões referentes a SpO2, PETCO2, VM e FR. A PETCO2 variou de modo estatisticamente significativo em que M3 < M2 < M1 (p < 0,05), sem representação clínica significativa (Figura 4). A variação na FR também foi significativa ao longo do protocolo com M3 > M2 > M1 (p < 0,05 entre todos os momentos), porém clinicamente inexpressiva (Figura 5). O VM demonstrou M1 = M2 < M3 (p < 0,05) (Figura 5). A SpO2 apresentou comportamento estatístico semelhante entre M1 e M2 e entre M2 e M3. Porém, a SpO2 de M3 foi significativamente maior que M1 (p < 0,05) (Figura 4).
O N2O é um gás inodoro, não inflamável, com propriedades físico-químicas próprias de um anestésico pouco potente, usado em altas concentrações 4. Devido a estas características, o fluxo de gás que passa dos alvéolos para a circulação pulmonar durante a indução é mais rápido e superior ao fluxo de gás no sentido inverso 4. A fração alveolar alcança 90% da fração inspirada em menos de cinco minutos e a fração cerebral em menos de sete minutos 4. Estes dados explicam os tempos empregados neste trabalho: cinco minutos de ajuste na concentração do N2O e somente quando completados quinze minutos da fração expirada do N2O (FeN2O) é que se procedeu a tomada dos dados.
Estudo mostra quatro efeitos centrais do N2O: psíquico, amnésico, analgésico e cognitivo em diferentes concentrações: 5% a 25%, 26% a 45%, 46% a 65% e 68% a 85%, respectivamente 19.
Na prática clínica, encontramos dificuldade em utilizar concentrações acima de 50%, pela alta incidência de efeitos colaterais como náuseas, ansiedade e vômitos, também documentados por outros autores 7. Outro estudo mostrou uma pequena redução no grau de responsividade, classificada por desorientação, com N2O a 30% 20. Outros autores observaram que o N2O a 20% e a 30% causaram prejuízo nos níveis de memória explícita, consciência imediata e sensações subjetivas 21,22.
As variações encontradas na EAS com ambas concentrações (30% e 50%) não foram clinicamente importantes, uma vez que todos os pacientes mantiveram-se conscientes, capazes de responder a comandos verbais.
Estas observações estão de acordo com os trabalhos de outros autores 23, os quais mostraram que a CAM - acordada do N2O é 0,64 CAM e que nesta concentração a consciência não é completamente abolida. As variações no BIS são compatíveis com o fraco efeito sedativo do N2O a 30% e 50%. A análise de SEF1 e SEF2 demonstrou maior densidade de potência em bandas de freqüência baixa, mostrando que o N2O apresentou importante efeito lentificador da freqüência das ondas cerebrais. A potência total, outro parâmetro eletroencefalográfico, teve comportamento estatístico semelhante ao descrito por outros autores, que demonstraram um aumento da mesma, à medida que a anestesia se aprofunda 17. Valores diferentes de zero na derivada da taxa de supressão não foram observados em nenhum dos pacientes, mostrando que nestas concentrações, o N2O não é capaz de reduzir a amplitude da voltagem do EEG, abaixo de 5 µV 18.
As variações de PAS, PAD, FC e SpO2 nos momentos estudados não ultrapassaram os limites normais pré-estabelecidos no protocolo.
Os efeitos do N2O sobre os parâmetros respiratórios coincidiram com a descrição clássica deste anestésico sobre a ventilação espontânea com aumento da freqüência respiratória com diminuição da PETCO2 4. O presente trabalho diferiu quanto ao volume minuto, que aumentou significativamente ao longo dos momentos.
As misturas de N2O a 30% em O2 e N2O a 50% em O2, em pacientes sem medicação pré-anestésica, determinaram variações estatisticamente significativas no BIS, SEF1, SEF2, potência total e EAS. As variações mais significativas ocorreram no SEF1 e SEF2, tendo atingido valores correspondentes a planos profundos de hipnose, não representando, no entanto, uma correspondência com a avaliação clínica feita com base na EAS, nem com a variação do BIS. Hans e col. 24, em recente estudo, demonstraram que durante procedimento cirúrgico, o óxido nitroso (20%, 40% e 60%) produz redução significativa dose-dependente no BIS e SEF 95%, sem importantes alterações nos parâmetros hemodinâmicos (PA e FC). Entretanto, os autores associaram ao N2O, opióide peridural, sevoflurano, após indução com propofol e sufentanil, o que dificulta uma melhor validação dos resultados obtidos.
Concluindo, nas condições empregadas, o N2O a 30% e a 50% resultaram em fraco efeito sedativo, não abolindo a consciência. As variações no BIS foram compatíveis com as mudanças na EAS, o mesmo não ocorrendo com SEF1 e SEF2, que não se mostraram válidos como índices quantitativos do grau de hipnose na técnica empregada, podendo no entanto, refletir um possível componente analgésico do óxido nitroso.
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