Kan förbättrad syresättning med pulsad inhalerad NO under hästanestesi öka patientsäkerheten?

Poor oxygenation of blood that occurs when a horse is anesthetized and placed on its back is a critical risk factor for anesthetic complications, and the risk of complications from low oxygen continues into anesthetic recovery. When nitric oxide (NO) is delivered as a pulse in the beginning of the horse’s inspiration (PiNO), the oxygenation improves immediately. Using scintigraphy, we showed that pulmonary blood flow is redistributed from the compressed dependent lung to well ventilated lung regions (‘matching’ ventilation and perfusion). The limitation for clinical use is that PiNO is proven effective with spontaneous breathing only. The purpose of the proposed project is to adapt PiNO to positive pressure ventilation, which is commonly used in anesthetized horses. We will develop a novel technique, volume perfusion CT, to study ventilation-perfusion matching during ventilation. We will also investigate the effects of improved oxygenation during anesthesia on anesthetic recovery.

I veterinärmedicinsk praktik har det visat sig riskfyllt att söva hästar och syrebrist under anestesin är ett känt problem. Konventionella lösningar som används inom humanmedicinen är i de flesta fall ogynnsamma pga att hästlungan trycks samman av vikten från de tunga bukorganen. När gasen kvävemonoxid (NO) tillförs som en puls under första delen av inandning (PiNO) förbättras syresättningen tack vare att blodet omfördelas från de lägst belägna sammanfallna lungdelarna till väl ventilerade områden. PiNO fungerar vid anestesi av friska hästar och kolikhästar under spontan andning men i kliniken behöver patienter ventileras. Vi söker nu medel för att anpassa PiNO till övertrycksandning med ventilator. Vi avser även att undersöka vilka långsiktiga effekter förbättrad syresättning under anestesi har under uppvakningen och den tidiga postoperativa perioden efter bukkirurgi. För att studera anpassningen av ventilation och blodflöde i lungan kommer ”volym perfusion datortomografi” att prövas.

Resultaten visar att en kombination av övertrycksandning, mekanisk ventilation och pulserad inhalerad kväveoxid (PiNO) optimerar matchningen av perfusion och ventilation och förbättrar arteriell oxygenering under anestesi hos både friska och sjuka hästar. Med perfusions-CT-metoden för att mäta regional blodperfusion och flöde i hästlungan är det uppenbart att PiNO omfördelar blodflödet mot gravitation från atelektatiska till ventilerade lungdelar. Ett oväntat resultat var att PiNO inte fungerade om blodtrycket var för lågt. Sannolikt motverkades blodflödet i ventilerade lungregioner pga högt luftvägstryck från ventilatorn. Samtidig administrering av PiNO och dobutamin förbättrade syresättningen och syreleverans till vävnaden. Undersökningar i den tidiga postoperativa perioden visade att hästar med bättre syresättning under anestesin visade bättre uppvakningar, ffa mer koordinerade resningar. Ytterligare studier krävs för att utvärdera PINOs effekt under den postoperativa perioden.

I veterinärmedicinsk praktik har det visat sig riskfyllt att söva hästar och syrebrist under anestesin är ett känt problem. Konventionella ventilationsmetoder som används inom humanmedicinen för att förbättra syresättningen under anestesi fungerar inte pga att lungan trycks samman av vikten från de tunga bukorganen hos djurslaget häst. När gasen kvävemonoxid (NO) tillförs som en puls i den första delen av inandning (PiNO) förbättras syresättningen tack vare att blodet omfördelas från de lägst belägna sammanfallna lungdelarna till väl ventilerade områden. PiNO fungerar vid anestesi av friska hästar och kolikhästar som får andas spontant (naturligt) men i kliniskt arbete behöver hästar som sövs ofta ventileras med övertrycksandning. Med medel från Stiftelsen Hästforskning har vi kunnat studera hur PiNO fungerar under anestesi med övertrycksandning och vi har även undersökt effekten av PiNO på kvaliteten på uppvakningen. Resultaten av detta forskningsprojekt visar att kombination av övertrycksventilation och PiNO optimerar matchningen av perfusion till väl ventilerade lungregioner och förbättrar syresättning under anestesi hos både friska hästar och kolikhästar.

Utgångspunkten i detta forskningsprojekt var att mekanisk ventilation med ventilator ofta behöver användas för att ventilera hästar vid sövning och operation. Mekanisk ventilation skapar övertryck i brösthålan till skillnad från inandning under spontanandning där lungan öppnas med undertryck under inandningen. I litteraturen finns beskrivet att ett övertryck i brösthålan forcerar blodflödet till de lägst belägna områdena där lungan är sammanfallen (atelektatisk) hos häst. Eftersom inget gasutbyte kan ske i atelektatiska områden var vi osäkra på om PiNO skulle fungera under övertrycksandning. För att studera fördelning av blod i lungan har vi utvecklat en metod, CT angiografi, för mätning av regional blodperfusion och blodflöde i hästlungan. Med metoden är det möjligt att studera fördelningen av perfusion och blodflöde i lungan under olika former av ventilation och fysiologiska tillstånd. Med CT angiografi kan vi tydligt visa att effekten av PiNO omfördelar lungblodflödet från atelektasen till övre ventilerade områden.

Ett oväntat men intressant resultat var att syresättningen inte förbättrades med PiNO under övertrycksandning om blodtrycket är lågt. Den troliga orsaken är att blodflöde minskar i ventilerade lungområden pga att luftvägstryck under övertrycksventilation är högre än blodtrycket och då uteblir matchningen av blod och luft. Antagandet bevisades när samtidig tillförsel av PiNO och blodtryckshöjande läkemedel (dobutamin) signifikant förbättrade syresättningen av artärblodet och syreleveransen från lungan ut i kroppens celler. Under spontanandning förbättrades syresättningen med PiNO oavsett blodflöde och blodtryck, men problemet med otillräcklig ventilation och respiratorisk acidos kvarstår.
Ett mycket intressant resultat är att effekten av PiNO kvarstår under den första delen av uppvakningsperioden. Hästarna som får PiNO fram tills de kopplas av narkosapparaten har bättre syresättning i blodet under den första kritiska delen av uppvakningen. Våra undersökningar visar att hästar med bättre syresättning under anestesin har bättre uppvakning, ffa mer koordinerade resningar.

Vi är övertygade om att PiNO är en effektiv metod för att behandla dålig syresättning hos sövda hästar. Metoden är lätt och säker att använda och fungerar under olika ventilationsformer. Vi har sett förbättrad kvalitet på uppvakning och resningen i den tidiga postoperativa perioden. Ytterligare studier krävs för att utvärdera PINOs effekt under den postoperativa perioden. Eftersom det idag bara finns en apparat för leverans av PiNO (kallad NOrse) söker vi nu finansiering för att utveckla och tillverka fler utrustningar. Vår förhoppning är att både anestesi och uppvakning ska bli säkrare i samband med narkos och operation av hästar.