Effetti dell'anestesia generale sulla Heart rate Variability durante chirurgia addominale

L' analisi spettrale della variabilità dell'intervallo RR consente di individuare le componenti oscillatorie in esso nascoste, la cui somma costituisce la variabilità totale della frequenza cardiaca (HRV). Questo tipo di analisi permette di raggruppare le oscillazioni della frequenza cardiaca in due principali bande di frequenza: una banda a bassa frequenza, detta LF (Low Frequency), a circa 0,10 Hz, correlata con l’attività nervosa simpatica, e una ad alta frequenza, detta HF (High Frequency), sincrona con il respiro fra 0,15 e 0,30 Hz, la cui potenza fornisce una stima quantitativa dell’attività vagale. 1-3 L’importanza relativa di queste due componenti, espressa dal rapporto fra le potenze (LF/HF) fornisce una stima dello stato della bilancia simpato-vagale.

BACKGROUND E SCOPO
Precedenti studi in animali anestetizzati ed in soggetti normali hanno collegato alcuni cambiamenti nell’analisi spettrale dell’HRV a numerosi meccanismi: alterazioni nelle attività simpatiche e parasimpatiche, cambiamenti nella sensibilità dei barocettori, interruzioni delle vie riflesse autonomiche4-7.
Durante anestesia è stata osservata una alterazione della HRV che è stata correlata sia alla profondità dell’anestesia che al livello di sedazione7, 8.
Le alterazioni della sensibilità dei barocettori e /o dell’attività del sistema neurovegetativo giocano un ruolo nell’effetto degli anestetici sull’HRV; quindi anestetici diversi dovrebbero avere differenti effetti sull’HRV9-12.
Pertanto lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare gli effetti dell’anestesia generale profonda, effettuata con la somministrazione contemporanea di diversi anestetici sia per via inalatoria che parenterale sui principali parametri cardiovascolari che esplorano la variabilità della frequenza cardiaca sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza.

MATERIALI E METODI
Sono stati studiati 15 soggetti di ambo i sessi (9 donne e 6 uomini) con età media di 53.6  14.3 anni affetti da malattie dell’apparato digerente con prevalenza di patologie della colecisti. Nessuno dei pazienti assumeva farmaci od era affetto da malattie cardiovascolari o da diabete.
Le registrazioni del segnale elettrocardiografico, della durata di 5 minuti ciascuna, sono state effettuate mediante un ECG digitale palmare con software dedicato (Xai- Medica) e trasferite poi su un pc per la successiva analisi eseguita mediante apposito software.
Protocollo
Il giorno dell’intevento la registrazione di base veniva effettuata nella sala di anestesia adiacente alla sala operatoria. Il paziente veniva successivamente anestetizzato previa intubazione endotracheale. La registrazione dopo anestesia veniva eseguita al termine dell’induzione e dopo 5 minuti dall’inizio del mantenimento. La terza misurazione veniva eseguita a distanza di 24 ore dalla fine dell’intervento.
Anestesia
I pazienti sono stati tutti sottoposti ad anestesia generale seguendo il seguente schema:
Pre-anestesia - Midazolam 0,04mg/Kg + Fentanil 1,4 g/Kg
Induzione - Propofol 1,8-2,5 mg/Kg
Curarizzazione - Cisatracurium 0,2 mg/Kg
Mantenimento - Desflurano 4-7% in aria e O2 al 50% o Sevoflurano 1-2% in aria e O2 al 50%
Fentanil 0,7g/Kg ogni 30’-45’

Miscela de curarizzante - Prostigmina 35g/Kg+ Atropina 20g/Kg

Analisi della variabilità della frequenza cardiaca nel dominio del tempo
Sono state prese in esame le seguenti misure nel dominio del tempo:
1. SDNN (valore medio di tutti gli intervalli RR normali espresso in ms e la sua deviazione standard espressa in ms);
2. rMSSD (radice quadrata della media delle differenze quadratiche tra ogni successivo intervallo RR in ms);
3. pNN50% (percentuale di intervalli RR successivi che differivano di più di 50 ms rispetto agli intervalli RR totali).
Analisi della variabilità della frequenza cardiaca nel dominio della frequenza
L’analisi dell’HRV è stata eseguita sulle registrazioni degli intervalli R-R mediante l’applicazione sia della trasformata di Fourier sia del metodo auto regressivo
I dati sono espressi in unità normalizzate.

Statistica: Tutte le variabili sono state testate per verificare la normalità della loro distribuzione mediante il test di Kolmogorov-Smirnof. Quando i dati superavano il test veniva applicata un’analisi statistica di Anova per misure ripetute.
I valori sono presentati come media ± DS. Sono state considerate statisticamente significative le variazioni che avevano una P < 0.05.

RISULTATI
Tutti i pazienti arruolati presentavano una pressione sistolica media di 128.6  10.59 mmHg ed una pressione diastoloca di 77.9  6.7 mmHg.
La frequenza cardiaca media non ha mostrato variazioni significative durante l’anestesia e a distanza di 24 ore dall’intervento rispetto ai valori basali (Tab. 1)
Gli indici di varaiabilità della frequenza cardiaca nel dominio del tempo non hanno mostrato variazioni significative nelle tre fasi sperimentali studiate (Fig. 1).
Al contrario, gli indici di variabilità della frequenza cardiaca esplorati nel dominio della frequenza hanno mostrato significative variazioni durante l’anestesia generale. Si è osservata, infatti, una diminuzione significativa delle LF, ed un altrettanto significativo incremento delle HF, espresse entrambe in unità normalizzate. Ne consegue che la LF/HF ratio ha subito una notevole riduzione durante il periodo di anestesia.
Tutti gli indici sono pressoché tornati ai valori basali dopo 24 ore dall’intervento (Tab. 1).

DISCUSSIONE

L'analisi spettrale dell'intervallo RR nel dominio della frequenza fornisce informazioni sulla distribuzione della variabilità in funzione della frequenza. Si possono individuare fino a 3 picchi,
 Frequenze molto basse (0,003-0,04 Hz; very low frequency, VLF);
 Basse (0,04-0,15 Hz; low frequency, LF)
 Alte (0,15-0,4 Hz; high frequency, HF).
La componente HF della HRV è un indice dell'attività vagale sincrona con il ritmo respiratorio, ed è ridotta di oltre il 90% dalla somministrazione di atropina, non risentendo invece del blocco simpatico con propanololo; le componenti LF e VLF riflettono la variabilità secondaria ad una più fine modulazione simpato-vagale1,2.
L’ipotesi che gli indici non-lineari HRV possano offrire un’informazione prognostica superiore a quella ottenuta attraverso i tradizionali indici lineari è stata testata con successo in pazienti con patologie cardiache, in particolare in quelli con un precedente infarto miocardio e con scompenso cardiaco13-14.
I risultati preliminari del nostro studio pilota evidenziano significative interazioni della condotta anestesiologica sull’HRV ed in particolare si è evidenziata una riduzione della componente LF con un contemporaneo incremento della componente HF.
Il rapporto LF/HF risulta notevolmente e significativamente ridotto dall’anestesia generale.
Una attenta valutazione preoperatoria dei fattori di rischio per disfunzione autonomica, assieme alla conoscenza delle possibili interferenze farmacologiche, è di fondamentale importanza al fine di poter predisporre adeguate misure preventive o correttive atte a ridurre l’incidenza di complicanze nel periodo perioperatorio.
Gli anestetici utilizzati nell’anestesia generale deprimono il sistema neurovegetativo e contribuiscono alla sicurezza dell’anestesia generale perché non solo sopprimono l’eccessiva attività simpatica causata dall’operazione15, ma sopprimono anche reazioni parasimpatiche. L’attenuazione dell’attività simpatica durante l’anestesia generale è solitamente valutata attraverso il monitoraggio dei cambiamenti della pressione sanguigna o del battito cardiaco. In tutti i casi, a causa di questi effetti antagonisti, la valutazione diventa problematica quando l’attività parasimpatica è simultaneamente depressa16.
Quindi l’analisi degli effetti degli anestetici su HRV potrebbe rappresentare un migliore strumento di valutazione non invasiva per lo studio delle alterazioni della funzione autonoma.
Malgrado questi risultati promettenti, vi sono ancora importanti aspetti che devono essere approfonditi prima che le tecniche non-lineari raggiungano una grande platea di ricercatori e clinici e possano essere considerate strumenti utili per la diagnosi e la gestione dei pazienti.

BIBLIOGRAFIA
1. Akselrod S, Gordon D, Ubel FA, Shannon DC, Berger AC, and Cohen RJ Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control. Science 1981, 213, 220-222.
2. Malliani A, Pagani M, Lombardi F, Cerutti S: Cardiovascular neural regulation explored in the frequency domain. Circulation 1991;84:482-92.
3. Balocchi R, Cantini F, Varanini M, Raimondi G, Legramante JM, Macerata A. Revisiting the potential of time-domain indexes in short-term HRV analysis. Biomed Tech 2006; 2006, 51:190-193..
4. Legramante J.M, Raimondi G, Massaro M, Cassarino S, Peruzzi G, Iellamo F. Investigating feedforward neural regulation of circulation from analysis of spontaneous arterial pressure and heart rate fluctuations. Circulation, 1999 99, 1760-1766.
5. Raimondi G, Michelassi C, Chillemi S, Sacco S, Contini S, Legramante J.M., Balocchi R. Average magnitude of heartbeat fluctuactions in healthy subjects after exposure to 4 hours head down bed rest. J. Grav. Physiol. 2001, 8, 57-58
6. Legramante J.M, Sacco S, Raimondi G, Di Lecce VN, Pallante M, Di Nardo P, Galante A. Investigating feedforward neural regulation of circulation from analysis of spontaneous arterial pressure and heart rate fluctuations in conscious rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2009, 296, H202-H210..
7. Bruhn J. EEG indices and heart rate variability as measures of depth of anaesthesia (Letter). Br J Anaesth 1999; 83: 687.
8. Latson TW, McCarroll SM, Mirhej MA, Hyndman VA, Whitten CW, Lipton JM: Effects of three anesthetic induction techniques on heart rate variability. J Clin Aneslh 1992;4:265-76.
9. Galletly DC, Westenberg B, Robinson BJ, Corfiatis T. Effect of halothane, isoflurane and fentanyl on spectral components of heart rate variability. Br J Anaesth 1994;72:177– 80.
10. Ibrahim AE, Taraday JK, Kharasch ED. Bispectral Index monitoring during sedation with sevoflurane, midazolam, and propofol. Anesthesiology 2001;95:1151–9.
11. Kanaya N, Hirata N, Kurosawa S, Nakayama M, Namiki A. Differential effects of propofol and sevoflurane on heart rate variability. Anesthesiology 2003; 98: 34–40.
12. Komatsu T, Kimura T, Sanchala V, Shibutani K, Shimada Y: Effects of fentanyl-diazepam-pancuronium anesthesia on heart rate variability: a spectral analysis. J Cardiothorac Vast Anesth 1992;6: 444-8.
13. Iellamo F, Legramante JM, Massaro M, Raimond G, Galante A. Effects of a residential exercise training on baroreflex sensitivity and heart rate variability in patients with coronary artery disease: A randomized, controlled study. Circulation. 2000 102, 2588-2592.
14. Kaye DM, Esler M. Sympathetic neuronal regulation of the heart in aging and heart failure. Cardiovasc Res 2005; 66: 256-64
15. Huang H-H, Chan H-L, Lin P-L, Wu C-P, Huang CH. Time-frequency spectral analysis of heart rate variability during induction of general anaesthesia. Br J Anaesth 1997; 79: 754–8.
16. Win NN, Fukayama H, Kohase H, Umino M. The different effects of intravenous propofol and midazolam sedation on hemodynamic and heart rate variability. Anesthesia and Analgesia 2005; 101: 97–102.