Download PDF
Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 2001; 36(9): 538-544
DOI: 10.1055/s-2001-17259
ANÄSTHESIOLOGIE
ORIGINALARBEIT
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Zusammenhang zwischen zerebralem Blutfluss (CBF) und der zerebralen Blutflussgeschwindigkeit (CBFV): Einfluss von Halothan
und der zerebralen CO2-Reaktivität[*]

The relationship between cerebral blood flow (CBF) and the cerebral blood flow velocity (CBFV): Influence of halothane and cerebral CO2 reactivityF. Grüne1 , W. Buhre2 , S. Kazmaier2 , W. Weyland3 , H. Rieke4 , A. Weyland5
  • 1Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin Klinikum der Universität zu Köln
  • 2Zentrum Anaesthesiologie, Rettungs- und Intensivmedizin
    Georg-August-Universität Göttingen
  • 3Abt. für Anästhesie und Intensivmedizin
    Ev. Bethesda-Krankenhaus Essen-Borbeck gGmbH
  • 4Klinik für Anästhesie und operative Intensivmedizin
    Kreiskrankenhaus Wetzlar
  • 5Klinik für Anästhesie und Intensivmedizin Städtische Kliniken Oldenburg gGmbH
Further Information

Publication History

Publication Date:
18 September 2001 (online)

Also available at
    Permissions and Reprints

Zusammenfassung.

Ziel der Studie: Ziel dieser kontrollierten Untersuchung war es, 1.) den Einfluss von Halothan und 2.) den Einfluss einer PaCO2-Variation auf den Zusammenhang zwischen der globalen Hirndurchblutung (CBF) und der zerebralen Blutflussgeschwindigkeit (CBFV) in basalen Hirnarterien zu bestimmen. Methodik: Bei 10 kardiochirurgischen Patienten wurde unter Fentanyl/Midazolam-Anästhesie zunächst während einer Kontrollphase in randomisierter Reihenfolge eine Hypo- und Hyperkapnie (PaCO2 30 bzw. 50 mmHg) induziert. Anschließend wurden alle Messungen unter Zufuhr von 0,8 Vol. % Halothan bei identischen PaCO2-Niveaus wiederholt. Die Bestimmung des CBF erfolgte mittels einer modifizierten Kety-Schmidt-Technik. Simultan wurde jeweils die Flussgeschwindigkeit in der A. cerebri media (CBFVMCA) mittels eines 2-MHz-Doppler-Systems aufgezeichnet. Ergebnisse: Während Zufuhr von 1 MAC Halothan nahm der zerebrale Perfusionsdruck sowohl unter Hypo- als auch unter Hyperkapnie um 27 bzw. 20 % ab, dennoch zeigte sich aufgrund einer gleichzeitigen Reduktion des zerebrovaskulären Widerstands (CVR) keine signifikante Änderung des CBF. Die halothaninduzierte Abnahme des CVR war unter Hypokapnie ausgeprägter als unter Hyperkapnie (36 bzw. 23 %). Unter dem Einfluss von Halothan blieb der Zusammenhang zwischen Änderungen des CBF und der CBFVMCA unverändert. Die CO2-Reaktivität des CBF und der CBFVMCA zeigten unter Halothan-Zufuhr ebenfalls keine signifikante Änderung, jedoch wies die CO2-Reaktivität der CBFVMCA signifikant niedrigere Werte auf als die CO2-Reaktivität des CBF. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung zeigen zum einen, dass die dopplersonographische Abschätzung von relativen CBF-Änderungen durch die Zufuhr von Halothan nicht beeinträchtigt wird, da die proximalen Segmente der beschallten A. cerebri media trotz Reduktion des globalen CVR keine Vasodilatation aufweisen, die zu einer methodisch relevanten Diskrepanz zwischen relativen Änderungen des CBF und der CBFVMCA führt. Zum anderen zeigen die Ergebnisse des durchgeführten Methodenvergleichs, dass CO2-induzierte Änderungen der Hirnperfusion durch ein TCD-Monitoring tendenziell unterschätzt werden.

The relationship between cerebral blood flow (CBF) and the cerebral blood flow velocity (CBFV): Influence of halothane and cerebral CO2 reactivity.

Objective: This controlled study was designed to investigate 1.) the effects of 0,8 % halothane and 2.) the effects of a variation in PaCO2 on the relationship between global cerebral blood flow (CBF) and middle cerebral artery flow velocity (CBFVMCA). Method: With ethical committee approval and informed patient consent we investigated 10 patients undergoing coronary artery bypass surgery. Measurements were performed under fentanyl/midazolam anaesthesia prior to the start of surgery. First, during a baseline period, ventilation was changed in a random sequence to achieve two different levels of arterial PCO2 (30 and 50 mmHg, respectively). Consequently, measurements were repeated during application of 0.8 % halothane at identical PaCO2 levels. Measurements of global CBF were performed by the Kety-Schmidt-technique with argon as an indicator. Simultaneously, CBFVMCA was recorded by use of a 2-MHz transcranial Doppler system. Results: Application of 0.8 % halothane caused a significant decrease in cerebrovascular resistance (CVR) both at hypocapnia and hypercapnia by 36 and 23 %, respectively. Because of a concomitant reduction in cerebral perfusion pressure (CPP), however, CBF remained unchanged during application of halothane. The relationship between CBF and CBFVMCA was not altered when compared to the baseline period. Similarly, CO2 reactivity of CBF and CBFVMCA remained unchanged. CO2 reactivity of CBF significantly exceeded CO2 reactivity of CBFVMCA. Conclusion: The results of this clinical study demonstrate that Doppler-sonographic estimation of relative changes in CBF is not altered by application of 1 MAC halothane indicating that the decrease in CVR is not associated with a vasodilation of the proximal segments of basal cerebral arteries. The difference between CO2 reactivity of CBF and CBFVMCA, however, suggests that CO2-induced changes in CBF are slightly underestimated by TCD monitoring of CBFVMCA.

Schlüsselwörter:

Hirndurchblutung - zerebrale Blutflussgeschwindigkeit - Halothan - zerebrovaskuläre CO2-Reaktivität - transkranielle Doppler-Sonographie

Key words:

Cerebral blood flow - Cerebral blood flow velocity - Halothane - Cerebrovascular CO2 reactivity - Transcranial Doppler sonography

1 Herrn Prof. Dr. med. H. Sonntag und Herrn Prof. Dr. med. D. Kettler zum 65. Geburtstag gewidmet

Literatur

  • 1 Werner C, Hänel F. Neurophysiologisches Monitoring.  Intensivmed. 1998;  35 s058-s064
    PubMedGoogle Scholar
  • 2 Kontos H A. Validity of cerebral arterial blood flow calculations from velocity measurements.  Stroke. 1989;  20 1-3
    PubMedGoogle Scholar
  • 3 Thiel A, Russ W, Kaps M, Marck G P, Hempelmann G. Die transkranielle Dopplersonographie als intraoperatives Überwachungsverfahren. Erste Erfahrungen bei aortokoronaren Bypassoperationen.  Anaesthesist. 1988;  37 256-260
    PubMedGoogle Scholar
  • 4 Werner C, Pau H W, Kessler G, Koch U. Veränderungen der Blutflussgeschwindigkeit in den basalen Hirnarterien nach Neck Dissection.  Laryngorhinootologie. 1990;  69 538-542
    PubMedGoogle Scholar
  • 5 Bisonnette B, Leon J E. Cerebrovascular stability during isoflurane anaesthesia in children.  Can J Anaesth. 1992;  39 128-134
    PubMedGoogle Scholar
  • 6 Doblar D D, Frenette L, Poplawski S, Gelman S, Boyd G, Ranjan D, Halsey J H. Middle cerebral artery transcranial Doppler velocity monitoring during orthotopic liver transplantation: changes at reperfusion-a report of six cases.  J Clin Anesth. 1993;  5 479-485
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 7 Werner C. Perfusionsüberwachung mittels der transkraniellen. Doppler-Sonographie.  Fortschritt fur das zerebrale Monitoring? Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther. 1992;  27 336-345
    PubMedGoogle Scholar
  • 8 Huber P, Handa J. Effect of contrast material, hypercapnia, hyperventilation, hypertonic glucose and papaverine on the diameter of the cerebral arteries. Angiographic determination in man.  Invest Radiol. 1967;  2 17-32
    PubMedGoogle Scholar
  • 9 Kirkham F J, Padayachee T S, Parsons S, Seargeant L S, House F R, Gosling R G. Transcranial measurement of blood velocities in the basal cerebral arteries using pulsed Doppler ultrasound: velocity as an index of flow.  Ultrasound Med Biol. 1986;  12 15-21
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 10 Weyland A, Grüne F, Buhre W, Kazmaier S, Stephan H, Sonntag H. Einfluß von Nitroglyzerin auf Hirndurchblutung, zerebrovaskuläre CO2-Reaktivität und Blutflussgeschwindigkeit in basalen Hirnarterien.  Anaesthesist. 1996;  45 1037-1044
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 11 Dahl A, Russell D, Nyberg-Hansen R, Rootwelt K. Effect of nitroglycerin on cerebral circulation measured by transcranial Doppler and SPECT.  Stroke. 1989;  20 1733-1736
    PubMedGoogle Scholar
  • 12 Todd M M, Drummond J C. A comparison of the cerebrovascular and metabolic effects of halothane and isoflurane in the cat.  Anesthesiology. 1984;  60 276-282
    PubMedGoogle Scholar
  • 13 Scheller M S, Todd M M, Drummond J C. Isoflurane, halothane, and regional cerebral blood flow at various levels of PaCO2 in rabbits.  Anesthesiology. 1986;  64 598-604
    PubMedGoogle Scholar
  • 14 Jakobsen M, Enevoldsen E. Retrograde catheterization of the right internal jugular vein for serial measurements of cerebral venous oxygen content.  J Cereb Blood Flow Metab. 1989;  9 717-720
    PubMedGoogle Scholar
  • 15 Weyland A, Stephan H, Kazmaier S, Weyland W, Schorn B, Grüne F, Sonntag H. Flow velocity measurements as an index of cerebral blood flow. Validity of transcranial Doppler sonographic monitoring during cardiac surgery.  Anesthesiology. 1994;  81 1401-1410
    PubMedGoogle Scholar
  • 16 Holm S. A simple sequentially rejective multiple test procedure.  Scand J Statist. 1979;  6 65-70
    PubMedGoogle Scholar
  • 17 Deutsch S, Linde H W, Dripps R D, Price H L. Circulatory and respiratory actions of halothan in normal man.  Anesthesiology. 1962;  23 631-638
    PubMedGoogle Scholar
  • 18 Eger E I, Smith N T, Stoelting R K, Cullen D J, Kadis L B, Whitcher C E. Cardiovascular effects of halothane in man.  Anesthesiology. 1970;  32 396-409
    PubMedGoogle Scholar
  • 19 Rouby J J, Leger P, Andreev A, Arthaud M, Landau C, Vicaut E, Cabrol C, Viars P. Peripheral vascular effects of halothane and isoflurane in humans with an artificial heart.  Anesthesiology. 1990;  72 462-469
    PubMedGoogle Scholar
  • 20 Marx G F, Andrews I C, Orkin L R. Cerebrospinal fluid pressure during Halothan anaesthesia.  Can Anaes Soc J. 1962;  9 239-245
    PubMedGoogle Scholar
  • 21 Theye R A, Michenfelder J D. The effect of halothane on canine cerebral metabolism.  Anesthesiology. 1968;  29 1113-1118
    PubMedGoogle Scholar
  • 22 Smith A L. The mechanism of cerebral vasodilation by halothane.  Anesthesiology. 1973;  39 581-587
    PubMedGoogle Scholar
  • 23 Harp J R, Nilsson L, Siesjo B K. The effect of halothane anaesthesia upon cerebral oxygen consumption in the rat.  Acta Anaesthesiol Scand. 1976;  20 83-90
    PubMedGoogle Scholar
  • 24 McDowall D G. Induced hypotension and brain ischemia.  Br J Anaesth. 1985;  57 110-119
    PubMedGoogle Scholar
  • 25 Eintrei C, Leszniewski W, Carlsson C. Local application of 133Xenon for measurement of regional cerebral blood flow (rCBF) during halothane, enflurane, and isoflurane anesthesia in humans.  Anesthesiology. 1985;  63 391-394
    PubMedGoogle Scholar
  • 26 Hansen T D, Warner D S, Todd M M, Vust L J. The role of cerebral metabolism in determing the local cerebral blood flow effects of volatile anesthetics: evidence for persitent flow-metabolism coupling.  J Cereb Blood Flow Metab. 1989;  9 323-328
    PubMedGoogle Scholar
  • 27 Young W L, Massaro A, Ornstein E, Ostapkovich N, Prohovnik I, Mohr J P. Comparison of O2 reactivity for middle cerebral artery velocities and 133-Xe cerebral blood flow during anesthesia.  Anesthesiology. 1990;  73 A205
    PubMedGoogle Scholar
  • 28 Wollmann H, Smith T C, Stephen G W, Colton E T, Gleaton H E. Effects of extremes of respiratory and metabolic alkalosis on cerebral flow in man.  J App Physiol. 1968;  24 60-65
    PubMedGoogle Scholar
  • 29 Alexander S C, Wollmann H. Cerebrovascular response to PaCO2 during halothane anaesthesia in man.  J Appl Physiol. 1964;  24 66-72
    PubMedGoogle Scholar
  • 30 Miletich D J, Ivankovich A D, Albrecht R F, Reimann C R, Rosenberg R, McKissic E D. Absence of autoregulation of cerebral blood flow during halothane and enflurane anesthesia.  Anesth Analg. 1976;  55 100-109
    PubMedGoogle Scholar
  • 31 Brüssel T, Fitch W, Brodner G, Arendt I, Van-Aken H. Effects of halothan in low concentrations on cerebral blood flow, cerebral metabolism, and cerebrovascular autoregulation in the baboon.  Anesth Analg. 1991;  73 758-764
    PubMedGoogle Scholar
  • 32 Schregel W, Schafermeyer H, Muller C, Geissler C, Bredenkotter U, Cunitz G. Einfluss von Halothan, Alfentanil und Propofol auf Flussgeschwindigkeiten, „Gefäßquerschnitt” und „Volumenfluss” in der A. cerebri media.  Anaesthesist. 1992;  41 21-26
    PubMedGoogle Scholar
  • 33 Larsen R. Kontrollierte Hypotension. Springer-Verlag. Berlin 1983
    Google Scholar
  • 34 Pillalamarri H, Gintautas J, Chaudhry M R, Doss N W, Abadir A R. Segmental responsivness of isolated cerebral arteries to halothane and isoflurane.  Anesthesiology. 1989;  71 A551
    PubMedGoogle Scholar
  • 35 Toda N, Miyazaki M. Heterogenous responses to vasodilators of dog proximal and distal middle cerebral arteries.  J Cardiovasc Pharmacol. 1984;  6 1230-1237
    PubMedGoogle Scholar
  • 36 Jensen N F, Todd M M, Kramer D J, Leonard P A, Warner D S. A comparison of the vasodilating effects of halothane and isoflurane on the isolated rabbit basilar artery with and without intact endothelium.  Anesthesiology. 1992;  76 624-634
    PubMedGoogle Scholar
  • 37 Harder D R, Gradall K, Madden J A, Kampine J A. Cellular actions on cat cerebral arterial muscle.  Stroke. 1985;  16 680-683
    PubMedGoogle Scholar
  • 38 Heistad D D, Marcus M L, Abboud F M. Role of large arteries in regulation of cerebral blood flow in dogs.  J Clin Invest. 1978;  62 761-768
    PubMedGoogle Scholar
  • 39 Kontos H A, Wei E P, Navari R M, Levasseur J E, Rosenblum W I, Patterson J L. Responses of cerebral arteries and arterioles to acute hypotension an hypertension.  Am J Physiol. 1978;  234 H371-383
    PubMedGoogle Scholar
  • 40 Schregel W, Beverungen M, Cunitz G. Transkranielle Doppler-Sonographie: Halothan steigert die mittlere Blutflussgeschwindigkeit in der Arteria cerebri media.  Anaesthesist. 1988;  37 305-310
    PubMedGoogle Scholar
  • 41 Madsen J B, Cold G E, Hansen E S, Bardrum B. The effect of isoflurane on cerebral blood flow and metabolism in humans during craniotomy for small supratentorial cerebral tumors.  Anesthesiology. 1987;  66 332-336
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 42 Young W L, Barkai A I, Prohovnik I, Nelson H, Durkin M. Effect of PaCO2 on cerebral blood flow distribution during halothane compared with isoflurane anaesthesia in the rat.  Br J Anaesth. 1991;  67 440-446
    PubMedGoogle Scholar
  • 43 Weyland A, Stephan H, Grüne F, Wolfgang W, Schorn B, Sonntag H. Estimation of CO2-induced changes in cerebral blood flow by transcranial Doppler sonography: A validation study.  J Cardiothorac Vasc Anesthesia. 1994;  8 161
    PubMedGoogle Scholar

1 Herrn Prof. Dr. med. H. Sonntag und Herrn Prof. Dr. med. D. Kettler zum 65. Geburtstag gewidmet

Dr. med. Frank Grüne

Klinikum der Universität zu Köln
Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie
und Operative Intensivmedizin

Lindenthal

50935 Köln

Email: Frank.Gruene@uni-koeln.de

      >