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Processed EEG for personalized dosing of anesthetics during general anesthesia

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Abstract and Figures

Zusammenfassung Die Elektroenzephalogramm(EEG)-gesteuerte Anästhesie ist aus modernen Operationssälen nicht mehr wegzudenken und hat sich als Standard-Monitoring etabliert. Viele Anästhesisten verlassen sich dabei auf die prozessierten EEG-Indizes und hoffen, dadurch ihren Patienten anästhesiebedingte Komplikationen wie intraoperative Awareness, postoperatives Delir oder andere kognitive Komplikationen zu ersparen. Diese Übersichtsarbeit fasst klinisch relevante Informationen und Studien über die 5 im Klinikalltag am häufigsten verwendeten Anästhesietiefe-Monitore zusammen. Messprinzipien, die den verschiedenen Monitoren zugrunde liegen, werden erläutert. Zudem wird eine praktische Anleitung im Umgang mit potenziellen Artefakten und irreführenden „Trendanzeigen“ im prozessiertem EEG angeboten.
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Die Anaesthesiologie
vormals
Der Anaesthesist
Allgemeinanästhesie
Anaesthesiologie
https://doi.org/10.1007/s00101-023-01313-0
Angenommen: 26. Mai 2023
© Der/die Autor(en) 2023
Das prozessierte EEG zur
personalisierten Dosierung von
Anästhetika während
Allgemeinanästhesie
F. Lersc h 1·T.J.G.Zingg
1·J.Knapp
1·F.Stüber
1·D.Hight
1·H.A.Kaiser
1,2
1Universitätsklinik r Anästhesiologie und Schmerzmedizin, Inselspital, Universität sspital Bern,
Universität Bern, Bern, Schweiz
2Zentrum für Anästhesiologie und Inte nsivmedizin, Hirslanden Klinik Aarau, Hirslanden AG, Schänisweg,
Aarau, Schweiz
Dieser Übersichtsartikel ist Teil einer zweiteili-
gen Serie zum Elektroenzephalogramm(EEG)-
basierten Monitoring während Allgemeinanäs-
thesie. Im Artikel „Das quantifizierte EEG im
elektroenzephalogrammbasierten Monitoring
während Allgemeinanästhesie“ [1]wurdendie
Grundlagen des EEG-Monitorings, das Roh-EEG
und die quantitative EEG-Messung behandelt.
Dieser Artikel erläutert als Übersichtsarbeit
das im klinischen Alltag häufig verwendete
prozessierte EEG und weist auf evtl. Fallstricke
hin.
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Zusammenfassung
Die Elektroenzephalogramm(EEG)-gesteuerte Anästhesie ist aus modernen
Operationssälen nicht mehr wegzudenken und hat sich als Standard-Monitoring
etabliert. Viele Anästhesisten verlassen sich dabei auf die prozessierten EEG-Indizes und
hoffen, dadurch ihren Patienten anästhesiebedingte Kompl ikationen wie intraoperative
Awareness, postoperatives Delir oder andere kognitive Komplikationen zu ersparen.
Diese Übersichtsarbeit fasst klinisch relevante Informationen und Studien über die
5 im Klinikalltag am häufigsten verwendeten Anästhesietiefe-Monitore zusammen.
Messprinzipien, die den verschiedenen Monitoren zugrunde liegen, werden erläutert.
Zudem wird eine praktische Anleitung im Umgang mit potenziellen Artefakten und
irreführenden „Trendanzeigen“ im prozessiertem EEG angeboten.
Schlüsselwörter
Elektroenzephalogramm · Allgemeinanästhesie · Koma · Intraoperatives neurophysiologisches
Monitoring · Dosis-Wirkungs-Beziehung · Hypnotika · Analgesie
Einführung
Die intraoperative Awareness (uner-
wünschter Wachzustand) während ei-
ner Anästhesie ist eine von Patienten
und Anästhesisten gefürchtete Kompli-
kation. Hierbei können sich Patienten
an Situationen während einer Operation
erinnern, die von Unterhaltungen des
Personals bis hin zu schmerzhaften Zu-
ständen reichen. Ein erhöhtes Awareness-
Risiko wurde bei Kaiserschnitten in All-
gemeinanästhesie, bei herzchirurgischen
Eingriffen, bei Gebrauch von Muskelre-
laxanzien, bei polymorbiden Patienten,
bei vorbestehendem Drogenabusus, bei
totaler intravenöser Anästhesie (TIVA) und
bei Notfalloperationen beschrieben [2]. In
den vergangenen Jahrzehnten haben sich
zur Vermeidung solcher Zwischenfälle ver-
schiedene Elektroenzephalogramm(EEG)-
basierte Monitore etabliert, welche aus
unterschiedlichen Komponenten des EEG
einen Zahlenwert („Index“) als Äquivalent
für die „Anästhesietiefe“1berechnen (pro-
zessiertes EEG, pEEG). Der Wert des Index
liegt in der Regel zwischen 0 und 100,
wobei 0 einem tiefen Koma und 100 dem
Wachzustand entspricht.
Die Messung der „Anästhesietiefe“ wi rd
seit Jahren kontrovers diskutiert, da die
Allgemeinanästhesie aus der Kombinati-
on von Hypnose, Analgesie, Amnesie und
Immobilität definiert ist [3], die pEEG-Mo-
nitore aber lediglich die hypnotische Kom-
ponente erfassen, auch wenn Schmerzrei-
1Wegen unterschiedlicher Definitionen der
Anästhesietiefe und Hinweisen, dass es sich
dabei um ein multidimensionales Konzept
handelt, setzen wir in diesem Artikel die
Anästhesietiefein Anführungszeichen.
Die Anaesthesiologie 1
Allgemeinanästhesie
Wach Bewusstseinsverlust Optimale Anästhesietiefe Burst suppression
pEEG Index
60
40
20
ETAG
Propofol Zielkonzentration
Abb. 1 9Darstellung der
Dosis-Index-Kurve mit ty-
pisch sigmoidaler Kurve
und entsprechenden EEG-
Signaturen. Die entspre-
chendenStellendesUr-
sprunges des Roh-EEG im
Spektrogramm sindmit
Pfeilen markier t. Der Ver-
lust des Bewusstseins tritt
im Bereich des linken stei-
lenAbschnittsein,inwel-
chem kleine Änderungen
der Anästhetikakonzentra-
tion (endtidale Anästhesie-
gaskonzentration [ETAG]
oder Propofolzielkonzen-
trationinderAbbildung)
eine große Indexverän-
derung zur Folge haben.
Ebenso kommt es nach ei-
ner Plateauphase am rech-
ten Rand mit Auftreten von
BurstSuppressionzu einem
steilenAbfall der Indexwer-
te
ze diese Ebene bei unzureichender Anal-
gesie beeinflussen können. Der Bewusst-
seinsverlust kann dennoch als zentrale Be-
dingung für eine Allgemeinanästhesie be-
trachtet werden, und mit adäquater Dosie-
rungderAnästhetika sollte es möglichsein,
eine intraoperative Awareness zu verhin-
dern[4]. Das Konzept der „Anästhesietiefe“
impliziert kontinuierliches Durchschreiten
verschiedener Stadien des Bewusstseins-
verlustes bei steigender Anästhetikakon-
zentration im Gehirn. Diese Stadien bein-
halten den Verlust der Gedächtnisbildung,
einer Reizantwort, des Bewusstseins so-
wie von unwillkürlichen Bewegungen auf
einen chirurgischen Reiz [5]. Mit den aktu-
ellen Anästhetika und Muskelrelaxanzien
haben die klassischen, klinischen Stadi-
en der „Anästhesietiefe“ nach Guedel an
Bedeutung verloren [6]. Da zudem Bewe-
gungen oder vegetative Reaktionen auf
einen chirurgischen Reiz meist auf spina-
ler Ebene vermittelt werden [7,8], ist die
Nutzung eines verlässlichen EEG-Monitors
zur Beurteilung der Wirkung von Anäs-
thetika auf das Gehirn sinnvoll. Bereits
1937 konnten während einer Anästhesie
mit Chloroform spezifische EEG-Verände-
rungen beobachtet werden [9], weshalb
das EEG schon damals zur Bestimmung
der „Anästhesietiefe“ vorgeschlagen wur-
de[10].DasGrundprinzipdes pEEGs beruht
auf der Messung von Verschiebungen der
Frequenzanteile des frontalen Roh-EEGs
zu langsameren Frequenzen (von β zu α
und δ), welche bei zunehmenden Konzen-
trationen an GABAergen Anästhetika auf-
treten (GABA: γ-Aminobuttersäure, [11]).
Für Details hierzu: s. Teil 1 dieses Beitrags
(CME-Artikel, [1]).
Gewisse pEEG-Monitore leiten aus den
jeweils vorherrschenden Frequenzen im
Roh-EEG einen Index ab, der die „Anäs-
thesietiefe“ widerspiegeln und die thala-
mische Hyperpolarisation sowie kortikale
Synchronisation repräsentieren soll [12].
Andere Monitore wiederum bestimmen
lediglich das „Ausmaß der Unordnung“
(Entropie) im EEG [13]. Die Mehrzahl der
Algorithmen unterliegt jedoch dem Pro-
duktschutz und ist nicht im Detail publi-
ziert.
Eine Korrelation zwischen pEEG-Indi-
zes, Anästhetikakonzentrationen im Ge-
hirn und der klinischen Einschätzungen
der Sedationstiefe ist eine essenzielle Vor-
aussetzung für ein verlässliches Anästhe-
sie- bzw. Sedationstiefe“-Monitoring [14].
Diverse Studien zeigen, dass die meis-
ten pEEG-Indizes Trends der Anästhetika-
konzentrationen (von volatilen Anästheti-
ka und Propofol) im Effektkompartiment
Gehirn (Ziel- oder Wirkort entsprechend)
während der Ein- und Ausleitung einer
Allgemeinanästhesie gut abbild en können
[1517]. Eine ideale Beziehung von Anäs-
thetikakonzentration zu pEEG -Indizes wür-
de hierbei ein lineares Verhältnis darstel-
len. Die typische Dosis-Index-Kurve (An-
ästhetikakonzentration gegen pEEG -Index
aufgetragen) ist jedoch sigmoidal, mit ei-
ner meist ausgeprägten Plateauphase der
Indizes jenseits des Bewusstseinsverlustes
über weite Dosisbereiche der Anästhe-
tika (.Abb. 1;[1722]). Der Zielbereich
des pEEG-Index für eine Allgemeinanäs-
thesie befindet sich dabei üblicherweise
zwischen den zwei klinischen Endpunkten
Bewusstseinsverlust (oberflächliche Anäs-
thesie/Risiko einer intraoperativen Aware-
ness) und Burst Suppression (zu tiefe An-
ästhesie/evtl. erhöhte Morbidität und Mor-
talität).
In der Plateauphase sind Dosisverän-
derungen der Anästhetika durch alleini-
ge Betrachtung des pEEG-Index kaum zu
erkennen. Im Roh-EEG und im spektra-
len EEG sind sie hingegen gut nachvoll-
ziehbar. Darum ist von einer zu geringen
Sensitivität der pEEG-Monitore für diese
Dosis- bzw. EEG-Veränderungen auszuge-
hen [23]. Der Bewusstseinsverlustbzw. das
Wiedererlangen des Bewusstseins befin-
2Die Anaesthesiologie
Tab. 1 Übersicht über die gebräuchlichsten pEEG-Monitore, sortiert nach Anzahl der Publikationen auf PubMed. Die Kosten variieren je nachLand,
Klinik, individuellen Lieferverträgen undi mzeitlichen Verlauf z. T. deutlich
Jahr der Marktein-
führung
Anzahl der
Studien
Kosten/
Monitor
Kosten/
Anwendung
Referenzwert für
Allgemeinanästhesie
Algorithmus
BIS 1996 3240 Ca. 4500 10–15 40–60 BSR, Aktivität im niedrigen Gamma-
Bereich
(40–47Hz)
Narcotrend 2000 131 Ca. 23.000 13 Ebene D2–D0 bzw.
Index 37–64
Schlafstadien nach Loomis (1937,
[47])
Entropie 2004 39 RE
104 SE
Ca. 6500 10 40–60 Mass an Entropie (Unordnung) des
EEG
Sedline 2000 69 k.A. 15 25–50 Prädiktives Modell (Power, Kohärenz)
qCON 2013 12 k.A. 20–25 40–60
qNOX 0–20
Neural Network Regression
BSR Burst Suppression Ratio, RE „Response“-Entropie, SE „State“-Entropie, k.A. keine Angaben
det sich auf dem linken steilen Abschnitt
der Kurve bzw. am linken Rand des Pla-
teaus,in welchem kleinereVeränderungen
der Anästhetikakonzentration eine große
Veränderung des pEEG-Index verursachen.
Im klinischen Alltag kann es somit in die-
sem Übergangsbereich nach nur minima-
ler Veränderung der Anästhetikazielkon-
zentration zu unerwarteten Aufwachreak-
tionen von Patienten kommen. Am ande-
ren Ende des Spektrums ergibt sich das
Risiko der Burst Suppression, in dessen Be-
reich es zu einem steilen Abfall des Index
kommt. Zudem besteht eine hohe inter-
individuelle Variabilität des Verhältnisses
zwischen Wirkortkonzentration und pEEG-
Index [19]. Dies erschwert die Festlegung
eines Standardzielbereiches der pEEG-In-
dizes, der für alle Patienten gültig ist. Die
verschiedenen pEEG-Indizes basieren zu-
dem auf unterschiedlichen EEG-Parame-
tern und Algorithmen. Zum besseren Ver-
ständnis des prozessierten EEG werden da-
herim folgendenArtikel dieDatenlage und
die Messmethodik der 5 momentan gän-
gigsten Monitore der „Anästhesietiefen“-
Messung erläutert und auf Fallstricke bei
der Interpretation hingewiesen. In .Ta b. 1
werden allgemeine Eckdaten der verschie-
denen Monitore zusammengefasst.
Kurzkasuistik
Fallvignette, Teil 1
Ein 51-jähriger Patient mit langjähri-
gem Alkoholabusus und ausgeprägter
Wernicke-Enzephalopathie stellt sich zur
Durchführung einer beidseitigen Kata-
raktoperation vor. Der Patient hat große
AngstvorderOPundwarimRahmen
seiner Alkoholabhängigkeit bei jeder vor-
herigen Anästhesie gewalttätig delirant
gewesen. Teilweise waren die Delirepiso-
den durch Grand-Mal-Epilepsien geprägt.
Die Enzephalopathie des Patienten geht
mit einer Vielzahl nichtkontrollierbarer
motorischer Bewegungen einher. Dieser
Umstand gibt den Ausschlag, mit ihm
und der betreuenden Ehefrau trotz er-
höhtem Delirrisiko eine EEG-gesteuerte,
multimodale, opioidsparende Kombinati-
onsanästhesie (Allgemeinanästhesie mit-
tels TIVA+ Subtenonregionalanästhesie)
zu vereinbaren.
Nach Prämedikation mit Clonidin
150 μg p.o. und 6 mg Melatonin p.o. erhielt
der in Begleitung seiner Gattin in die An-
ästhesievorbereitung kommende Patient
16 μg Dexmedetomid in i.v. Das Standard-
Anästhesie-Monitoring wurde um ein
frontales 3-Elektroden-EEG (Narcotrend®,
Narcotrend-Gruppe, Hannover) erweitert.
Während der Vorbereitungen für die An-
ästhesie hielt der Patient die Hand seiner
Ehefrau und hörte selbstgewählte beruhi-
gende Musik. Einleitung und Einlage einer
Larynxmaske erfolgten problemlos nach
Gabe von Propofol und Alfentanil i.v. Das
Auge mit dem ausgeprägteren Befund
wurde nach Gabe eines Ketaminbolus
von 0,5 mg/kgKG mittels Subtenonblock
regional anästhesiert. Der pEEG-Index
(von Narcotrend®,.Abb. 2)zeigtenach
Einleitung der Anästhesie einen steilen
Abfall von über 90 (Wachzustand) auf un-
ter 20 (Burst Suppression entsprechend)
und stieg nach Gabe eines Ketaminbolus
wieder auf über 60 an.
Der intraoperative Verlauf gestalte-
te sich, abgesehen von einem kurzen
hypertensiven Abschnitt, während der
Burst-Suppression-Phase ereignislos. Zum
eigenen Erstaunen und dem seiner Ehe-
frau war der Patient nach Entfernung
der Larynxmaske in „tiefer Sedation und
halbstündigem Schlaf ruhig und in allen
Ebenen orientiert und konnte nach 2 h
ohne Auftreten eines Delirs ins häusliche
Umfeld entlassen werden.
Um zu erläutern, dass bei dem beschrie-
benen Fall eine ausreichende „Anästhe-
sietiefe“ vorhanden war, trotz nichtmess-
baren und teils zu hohen pEEG-Indizes,
werden die häufigsten pEEG-Monitore mit
ihren Vor- und Nachteilen vorgestellt. Dar-
auffolgend werden wir in einem zweiten
Teil die Fallvorstellung mit Kommentaren
und Interpretationen zu EEG und delirium-
freiem Verlauf ergänzen.
Spezifische technische und
evidenzbasierte Unterschiede
prozessierter EEG-Monitore
Bispectral Index™ (BIS™, Medtronic,
Dublin, Irland)
Der BIS™-Monitor (.Abb. 3) wurde 1996
zur klinischen Verwendung zugelassen
und hat sich seither zum Marktführer,
betreffend des „Anästhesietiefe“-Moni-
torings, etabliert. Das EEG hierfür wird
mit einem gerätespezifischen Einweg-
elektrodenband abgeleitet, welches in
2 Versionen zu uni- oder bilateraler An-
wendung erhältlich ist. Die empfohlenen
BIS-Werte während einer Allgemeinanäs-
thesie liegen zwischen 40 und 60. Bis vor
Die Anaesthesiologie 3
Allgemeinanästhesie
Abb. 2 8Der Verlauf des Narcotrend-Index (NI)aufderrechten y-Achseaufgetragen,unddieStadien
desNarcotrend(aufder linken y- Achse)währendKombinationsanästhesiefüreineKataraktoperation.
Wachzustand(09:45–09:50), Induktion mit Propofolund Alfentanil (erste gelbe Pfeilspitze), Gabe von
Ketamin (zweite gelbe Pfeilspitze) und nichtberechenbare „Anästhesietiefe“ (09:58–10:13).Anstieg
des Narcotrend-Index auf Werte zwischen 60 und 80 (10:25 und 10:35), tiefeSedation und Extubation
bei erhaltenen Schutzreflexen(10:45)
kurzem war das Anzeigen eines Spek-
trogramms nur während der Messung
mit den bilateralen Sensoren möglich,
nun ist dies auch für den unilateralen
„alten“ Sensor verfügbar. Der BIS™-Mo-
nitor ist mit derzeit 3240 Zitationen auf
PubMed der am meisten untersuchte und
bekannteste Monitor zur Messung der
„Anästhesietiefe“.
Der BIS-Index zeigt Werte zwischen 0
(Koma) und 100 (wach) an und wird aus
2 Komponenten des EEG aus den zurück-
liegenden 60 s berechnet. Es wurde an-
genommen, dass dem BIS™-Monitor zur
Generierung des Index bispektrale Analy-
sen des EEG zugrunde liegen [24]. Hierbei
wurden die folgenden EEG-Auswertungs-
verfahren als wesentliche Komponenten
des BIS-Algorithmus diskutiert:
1. die relative β-Ratio“alsAnteilan
höheren Frequenzen (>30 Hz) im Roh-
EEG,
2. die Sync-Fast-Slow als ein Maß der
Phasenkopplung neuronaler Oszilla-
tionen als mutmaßlicher Parameter
für die Kommunikation zwischen
verschiedenen Hirnarealen,
3. die Burst Suppression Ratio (BSR) [25].
Nun wurde aber von Connor gezeigt, dass
der BIS-Algorithmus v. a. durch Aktivität im
Frequenzbereich zwischen 40 und 47 Hz
sowie das Vorkommen von Burst Sup-
pression berechnet wird [26]. Dies erklärt,
warum der BIS-Algorithmus bzw. -Index
so ausgeprägt auf Muskelaktivität ansteigt
und dementsprechend auf die Gabe von
Muskelrelaxanzien abfällt [27]. BSR-Werte
> 40 % sind linear mit BIS-Werten von 30
bis 0 korrelier t; bei BSR-Werten unter 40 %
ergab sich keine Korrelation [28].
Vom britischen „National Institute for
Health Research“ [29] wurde 2013 in einer
detaillierten Analyse gezeigt, dass die Ver-
wendung des BIS™-Monitors bei Patienten
mit erhöhtem Risiko für eine intraoperati-
ve Awareness unter TIVA kosteneffizienter
als die klinische Standardüber wachung ist.
Im Gegensatz dazu fiel die Kostenezienz
in der allgemeinchirurgischen Population
(ohne erhöhtes Awareness-Risiko) b ei TIVA
wesentlich geringer aus. Auch bei Inhala-
tionsanästhesie war die Kosteneinsparung
geringer als bei einer TIVA.
In Anbetracht der sigmoidalen Do-
sis-Index-Kurve sowie des Einflusses der
EMG-Aktivität auf den BIS-Algorithmus
verwundert es nicht, dass die Datenlage
zur Senkung der Inzidenz von intraope-
rativer Awareness aus randomisierten
Studien widersprüchlich ist. Ekman et al.
[30]undMylesetal.[31] konnten eine
Reduktion an intraoperativer Awareness
in der BIS-gesteuerten Gruppe zeigen.
Hierbei verglich Ekman seine BIS-geführte
Gruppe zu einer historischen Kontroll-
gruppe und Myles zu einer Gruppe unter
Standardtherapie. Beide Gruppen wiesen
einen TIVA-Anteil von 40 % auf. Dies er
Nutzen konnte jedoch in der Studie von
Avidan et al. 2008 [32]nichtreprodu-
ziert werden, wobei in der nicht-BIS-
gesteuerten Patientengruppe ein Alarm
für die untere Grenze der endtidalen mi-
nimalen alveolären Konzentration (MAC)
von 0,6 gesetzt wurde. In der darauf-
hin multizentrisch durchgeführten Studie
mit über 6000 Patienten („BAG-RECALL
trial“) ergaben sich in der Gruppe, die mit
endtidalem MAC-Alarm geführt wurde,
sogar weniger intraoperative Awareness-
Fälle als in der BIS-gesteuerten Gruppe
[33]. Die größte Studie zu intraoperativer
Awareness (n= 21.601) in einer allgemei-
nen chirurgischen Population mit volatilen
Anästhetika zeigte: Kein signifikanter Un-
terschied zwischen Narkoseführung mit
BIS-Monitoring und endtidalem MAC-
Alarm, dagegen signifikant mehr intra-
operative Awareness-Fälle in der Gruppe
ohne die genannten Intervention bzw.
Vorgaben zur Anästhesieführung [34,
35]. Ein Vorteil hinsichtlich der Inzidenz
intraoperativer Awareness durch die Ver-
wendung des BIS™-Monitors zeigt sich
konsistent in Studien mit einem höheren
Anteil an TIVA [31,33,36]. Nicht näher
untersucht wurde bisher, ob die Nutzung
und Interpretation des spektralen EEGs
zur Senkung der intraoperativen Aware-
ness beitragen könnte [37]. Dies setzt in
der Praxis aber voraus, dass anästhesie-
führende Kliniker EEG-Informationen ins
klinische Bild einbeziehen können und
pharmakotherapeutische Entscheidungen
daraus ableiten.
Auch beim Thema postoperatives De-
lirium ist die Studienlage alles andere als
eindeutig: Nachdem v. a. retrospektive Stu-
dien und zahlreiche kleinere randomisier te
kontrollierte Studien [38] bei intraoperati-
ver Verwendung eines BIS™-Monitors zur
Titrierung der Anästhetika eine geringere
Inzidenz an postoperativem Delir gezeigt
haben,konnte dies indergroßen, randomi-
sierten ENGAGES-Studie (n= 1232) nicht
bestätigt werden [39]. Allerdings lag auch
in der BIS-Gruppe die kumulative Zeit der
Burst Suppression bei 7min im Vergleich
zu 13 min in der Kotrollgruppe. Dies spie-
gelt sich auch in einem geringen Unter-
schied der endtidalen MAC-Werte wider
(0,69 vs. 0,8). Interessanterweise hatte die
Studie als Nebenresultat gezeigt, dass in
der EEG-geführten Gruppe die Mortalität
und der Vasopressorenverbrauch niedriger
waren. Nach Publikation ergaben sich hier-
zu außergewöhnlich viele Kommentare in
diversen Journalen. Auch eine retrospek-
tive Analyse von 24.000 Allgemeinanäs-
thesien wies einen Zusammenhang zwi-
schen dem „Triple-low“-Zustand (Kombi-
nation ausnied rigemMAC < 0,8, niedrigem
BIS< 45 und niedrigemmittlerenBlutdruck
4Die Anaesthesiologie
Abb. 3 8BIS-Monitor-Display: Nebst dem Index (oben links) können auc h
Roh-EEG (oben rechts), Elektromyogramm (EMG), Burst Suppression Ratio
(BSR), kumulierte Suppressionszeit (ST), „density spectralarray“ (Spektro-
gramm,unten)unddie Asymmetrie der EEG-Kanäle(ASYM)dargestelltwer-
den. (Mit freundlicherGenehmigung von Medtronic.© 21.04.2022 Medtro-
nic)
Abb. 4 8NarcotrendMonitor Display. Neben dem Index und Stadium(oben
rechts) können das Roh-EEG (oben links), die Verlaufskurveder Anästhesie -
stadien (A–F) und des Narcotrend-Index (NI), Elektromyogramm (EMG)und
Burst Suppression Ratio (BSR)dargestellt werden. Die untere Grak kann
wahlweise Density Spectral Array(DSA, Spektrogramm, .Abb. 9),Le is-
tungsspektrum oder die kaum genutzte „reduzierte PowerAlpha + Beta
(RPAB)“anzeigen.(Quelle:[119])
< 75 mm Hg) und der postoperativen 30-
Tage Mortalität nach [40]. Das entspre-
chende Editorial „Murderer, mediator, or
mirror“ stellt aber die Kausalität gekonnt
infrage [41]. Auch eine randomisierte kon-
trollierte Studie mit6600 Patienten konnte
keinen Vorteil hinsichtlich der Einjahres-
mortalität bei Patienten nachweisen, bei
denen während der Operation ein BIS-In-
dex von 35 bzw. 50 angestrebt wurde [42].
Weitgehend unbestritten ist jedoch, dass
die Verwendung des BIS™-Monitors zur
Steuerung der Anästhesie die verabreich-
te Menge an Anästhetika reduzieren lässt
und zu einer schnelleren Erholung der Re-
aktionsfähigkeit und Entlassung aus dem
Aufwachraum führt [4345].
Narcotrend®-Compact M
(Narcotrend®, Narcotrend-Gruppe,
Hannover, Deutschland)
Der Narcotrend®-Monitor (.Abb. 4)ist
nebendemBIS-Verfahreneinesdel-
testen „Anästhesietiefe“-Monitorsysteme
und wurde im Jahre 2000 eingeführt
[46]. Die Literatursuche nach den Stich-
wörtern „Narcotrend“, „Narcotrend Index“
und „Narcotrend monitor“ zeigt in Pub-
Med 137, 90 bzw. 119 Publikationen. Der
Preis für eine Compact-M-Ausführung
des Narcotrend®-Monitors liegt bei rund
23.000. Diesen vergleichsweisen ho-
hen Anschaffungskosten stehen niedrige
Elektrodenkosten im täglichen Gebrauch
gegenüber, weil handelsübliche EKG-Elek-
troden eingesetzt werden können. Eine
Kosten-Effektivität-Analyse wertete den
Narcotrend®-Monitor als günstiger im
Vergleich zu BIS- und Entropie-Monito-
ring (s. unten) [29], wobei aber bisher
keine großen randomisierten Studien zu
Delirium oder intraoperativer Awareness
mit ihm durchgeführt wurden.
Gegenüber der Darstellung verschie-
dener „Anästhesietiefen“ als numerische
Werte wie im BIS™-Monitor teilen die Al-
gorithmen des Narcotrend-Monitorsdie
„Anästhesietiefe“ in Stadien ein, die durch
eine Kombination aus Kennbuchstaben
und Zahl angezeigt werden. Diesen Sta-
dien liegen Arbeiten aus frühen Tagen
der Schlafforschung zugrunde. Loomis
teilte 1937 die ineinander übergehenden
Schlafstadien wie folgt ein [47]: A“: wach
mit langsamen Augenbewegungen, B“:
somnolent, leichtes Schlafstadium (heute
Non-REM1 (Rapid Eye Movement)), nied-
rige EEG-Voltage und mittlere Frequenz,
C“und„D“beiAuftretenvonSchlafspin-
deln, „E“ bei Verdrängung dieser Spindeln
durch Deltawellen, und F reflektiert
das Auftreten von Burst Suppression
und zunehmender Isoelektrizität, die im
gesunden Schlaf nie auftreten. Dieser
veranschaulichende Vergleich von Roh-
EEG-Motiven und „Anästhesietiefe“-Sta-
dien stellt eine der didaktischen Stärken
des Gerätes dar. Parallel hierzu wird ein
Narcotrend®-Index ausgegeben, welcher
wie beim BIS™-Monitor von 0 bis 100
reicht, der angegebene Zielbereich wäh-
rend Allgemeinanästhesie liegt zwischen
37 und 64 (entspricht D2 bis D0).
Die aktuelle Ausführung des Narco-
trend®-Monitors lässt neben einem fron-
talen Ein-Kanal-EEG aus 3 Elektroden auch
ein mehr frontoparietales Zwei-Kanal-EEG
aus 4 oder 5 Elektroden zu. Beim Zwei-
Kanal-EEG kann durch den Vergleich der
Alpha- und Beta-Leistung beider Hirn-
hemisphären ein Surrogatmarker für
einseitige Hypoperfusion abgeleitet wer-
den. Allerdings ist die klinische Relevanz
bisher nie systematisch überprüft wor-
den. Dass EEG-Veränderungen kritische
Minderperfusion während der Karotischir-
urgie abbilden können, wurde schon 1987
durch Messick et al. gezeigt und ist repro-
duzierbar [48]. Verschiedene erfolgreiche
Ansätze zur Verwendung des quantitati-
ven EEG im Screening zerebraler Ischämien
als intraoperatives Monitoring während
Karotis- oder Herzchirurgie wurden in
einer Übersichtsarbeit zusammengefasst
[49]. Aufgrund der klinisch üblichen fron-
talen Montage des perioperativer EEG
entgehen uns aber z. B. Ischämien des
Mediastromgebietes.
Die Anaesthesiologie 5
Allgemeinanästhesie
Abb. 5 9Sedline
Display vom Root-
Monitor. Neben
dem Patient State
Index (PSI)inder
Mitte rechts werden
auch 4-Kanal-EEG
(2/Seite), El ektro-
myogramm (EMG),
Suppressionsrate
(SR), spektrale E ck-
frequenz links und
recht s (SEFL,SEFR),
Density spec tral ar-
ray (Spektrogramm)
und Artefakte
(ARTF) angezeigt.
(Quelle: [120])
Der Narcotrend®-Monitor wurde wie-
derholt mit dem BIS-Monitoring vergli-
chen und zeigte vergleichbaren Nutzen
bei den klinischen Endpunkten Anästheti-
kaverbrau ch oder Aufenthaltszeit im Auf-
wachraum [50]. Al ters cheint zum größten
Teil keinen Einfluss auf die Berechnung des
Narcotrend®-Index zu haben [51,52], wo-
bei grundsätzlich die atrophiebedingten
EEG-Veränderungen betagter Patientenals
auchsich wandelndeEEG-Signaturen wäh-
rend der Hirnreifung bei Kleinkindern un-
ter 2 Jahren mögliche Fehlerquellen für die
Berechnung des Index darstellen können
[53].
Patient State Index (PSI von
SedLine®Masimo, Irvine, CA, USA)
Der Sedline®-Monitor (.Abb. 5)wurde
im Jahr 2000 eingeführt [54]undimsel-
ben Jahr für den Gebrauch bei Allgemein-
anästhesie zugelassen [55]. Die Publika-
tionen zum Zeitpunkt der Markteinfüh-
rung erwähnten, dass der generierte Pa-
tient State Index (PSI) aus frontalen, zen-
tralen und posterioren EEG-Ableitungen
berechnet wird [56]. Es muss aber ange-
nommen werden, dass der Algorithmus
gegenwärtig nur frontale Parameter ein-
schließt, da das Sedline®-Monitoring kei-
ne zentralen oder posterioren Elektroden
beinhaltet. Das gerätespezifische Einweg-
elektrodenband wird frontal geklebt und
registriert 4 EEG-Kanäle. Die Literaturre-
cherche in PubMed ergibt 69 Publikatio-
nen mit den Begriffen „Patient State In-
dex“ oder „Sedline“ im Titel oder Abstract.
Gemäß Hersteller liegen die optimalen In-
dexwerte für eine Allgemeinanästhesie im
Vergleich zu anderen kommerziellen Mo-
nitoren deutlich niedriger: zwischen 25
und 50.
Der ursprüngliche dem PSI zugrunde
liegende Algorithmus wurde aus einem
Datensatz von 176 EEG-Aufnahmen wäh-
rend Allgemeinanästhesie mit Propofol,
volatilen Anästhetika und/oder Lachgas
entwickelt [11]. Die genauen EEG-Para-
meter für die Berechnung sind unbekannt,
werden aber als „Power“- und „Kohärenz“-
Messung angegeben. In einer Publikation
von Drover et al. [56] erläutert eine de-
taillierte Grafik die Entwicklung des Algo-
rithmus. Spektrale, bispektrale sowie Ko-
härenzmessungen werden explizit aufge-
führt.
White et al. [57] haben untersucht, wie
sich die Indizes des PSI und BIS nach Gabe
eines Propofolbolus bzw. Steigerung der
Desflurankonzentration verändern, und
konnten bei beiden Monitoren vergleich-
bare numerische Veränderungen über die
Zeit erkennen. Soehle et al. [17]unter-
suchten 2008 den Sedline®-undBIS-
Monitor während Sevoflurananästhesien
bei jüngeren Patienten (Durchschnittsal-
ter 37 Jahre) und waren damit die ersten,
die den PSI mit berechneten Wirkort-
konzentrationen verglichen. Es konnte
eine signifikante Korrelation zwischen
PSI- und BIS-Werten beobachtet werden
(r2= 0,75), wobei Schneider et al. [58]eine
weitaus schwächere Korrelation beobach-
tete (r2= 0,445). Aufgrund der geschützten
Algorithmen der einzelnen Indizes bleibt
die Ursache dieser Unterschiede reine
Spekulation. Die PSI-Werte waren bei
vergleichbaren Anästhesiestadien jedoch
jeweils 10 bis 15 Einheiten tiefer als dieje-
nigen des BIS, was den unterschiedlichen
publizierten Zielbereichen entspricht. PSI-
Werte bei wachen Patienten liegen je
nach Studie zwischen 88 und 94 [59]bzw.
um 80 [60].
Der PSI, ebenso wie der BIS-Algorith-
mus, scheint nicht in der Lage zu sein, zu-
verlässig ein Wiedererlangen des Bew usst-
seins zu detektieren, wobei wir zwischen-
zeitlich wissen, dass ein provozierter Hän-
dedruck eines Patienten während einer
Allgemeinanästhesie als Messinstrument
nicht gleichzusetzen ist mit intraoperati-
ver Awareness bzw. Wiedererlangen von
Bewusstsein, denn hinterher können sich
viele Patienten nicht mehr an den Hände-
druck erinnern [61,62].
2017 haben Muhlhofer et al. [63]er-
kannt, dass die Detektion von Suppression
6Die Anaesthesiologie
Abb. 6 8Entropie-Monitor-Display.Neben der Response-Entropie (RE)undState-Entropie(SE)wer-
denauchdieBurstSuppressionRatio(BSR) und das Roh-EEG (hier nicht sichtbar) angezeigt. Zudem ist
die Verlaufskurve dergenannten Indizes in entsprechenderFarbe sichtbar. (Quelle:[121])
durch den Sedline®Monitor weniger Epi-
soden erkennt, als wenn ein Neurologe
das EEG begutachtet. Interessanterweise
war die Anzahl an Suppressionen, welche
sich aus der Begutachtung durch die Neu-
rologen ergab, mit erhöhtem Risiko für
ein postoperatives Delir assoziiert, nicht
aber die vom PSI erkannten. Dies lässt auf
eine verminderte Sensitivität der Burst-
Suppression-Detektion durch den PSI-Al-
gorithmus schließen. Drover zeigte, dass
mit dem Gebrauch des PSI weniger Pro-
pofol verwendet wurde, und dass die Auf-
wachzeiten kürzer waren als bei nicht-EEG -
kontrollierten Anästhesien [56].
Entropie-EEG-Modul (GE
Healthcare™, Chicago, IL, USA)
Die Beurteilung der spektralen Entropie,
also der spektralen Unordnung des EEG, ist
seit 2004 kommerziell als Modul für den
Anästhesiemonitor verfügbar (.Abb. 6).
Für die EEG-Ableitung wird ein gerätes-
pezifisches Einwegelektrodenband unila-
teral auf die Stirn geklebt. Das Modul
zeigt 2 Indizes an. Zum einen die Re-
sponse-Entropie (RE), welche die spektra-
le Entropie über einen großen Frequenz-
bereich (0,8–47Hz) charakterisiert und so
vermehrt auf die Aktivierung der Gesichts-
muskulatur reagiert und eine kurze Re-
aktionszeit unter 2 s hat. Zum anderen
die State-Entropie (SE),diediespektrale
Entropie in den tieferen, für die anästheti-
kavermittelte Wirkung essenzielleren Fre-
quenzbereichen (0 ,8–32 Hz) misst. Sie ist
immer kleiner oder gleich der RE und rea-
giert langsamer auf Veränderungen. Auf
PubMedfindensich36Publikationenzur
RE und 104 zur SE. In einer Studie schneid et
das Entropie-Monitoring im Hinblick auf
Kostenezienzbesserabalsdas BIS-Moni-
toring, aber schlechter als derNarcotrend-
Monitor [29]. Dabei muss beachtet wer-
den, dass die Kosten und damit auch die
Kosteneffizienz abhängig vom Land, von
der Klinikgröße und den entsprechenden
Lieferverträgen erheblich variieren kann
(.Tab. 1).
DerzugrundeliegendeAlgorithmus der
Entropie ist im Vergleich zu anderen Me-
thoden das am besten beschriebene pEEG -
Monitoring-Verfahren [13]. Kurz zusam-
mengefasst, ist die Entropie ein Maß für
die Unordnung, Unruhe oder Komplexität
eines Signals. Die hohe Entropie im EEG
bei wachen Personen spiegelt die kom-
plexe neuronale Informationsverarbeitung
wider. Diese Bandbreite an Möglichkeiten
nimmt mit zunehmendem Bewusstseins-
verlust ab: Weniger Information wird vom
Gehirn verarbeitet; die kortikale Entropie
sinkt [13,64,65].
Für Sevofluran konnte eine signifi-
kante Korrelation zwischen Entropie und
der Wirkortkonzentration des Anästheti-
kums wie für das BIS-Monitoring gezeigt
werden [66]. Für die TIVA mit Propo-
fol scheint dagegen das BIS-Monitoring
besser abzuschneiden als das Entropie-
Monitoring [67]. Bezüglich der Aufwach-
reaktion reagiert die Response-Entropie
deutlich rascher als die State-Entropie
und der BIS-Index [68]. Der Verb rauch an
Propofol bzw. Sevouran konnte unter
dem Einsatz des Entropiemodules d eutlich
reduziert und die Zeit bis zur Verlegung in
den Aufwachraum (nach Allgemeinanäs-
thesie mit Propofol/Lachgas/Alfentanil)
ebenfalls verkürzt werden [6971]. Betref-
fend intraoperativer Awareness, postope-
rativem Delir und Mortalität gibt es bisher
keinegrößerenStudien unterVerwendung
des Entropiemodules.
Die SE-Werte scheinen insbesondere in
den „Übergangsphasen“ der Anästhesie
fehleranfälliger zu sein als der BIS-Wert
[72].Dies wird vondenErgebnissen mehre-
rer Studien unterstrichen, die feststellten,
dass zusätzlich zum SE-Wert immer das
Roh-EEG betrachtet werden soll, um Fehl-
interpretationenzu vermeiden [73,74].Die
RE-Werte werden durch die Gabe von Ro-
curonium signifikant beeinflusst und sind
daher zur Messung der Nozizeption un-
ter Einsatz von neuromuskulär blockie-
renden Substanzen ungeeignet. Auch dies
unterstreicht die Notwendigkeit der Beur-
teilung des Roh-EEG [75]. Insbesondere
bei Betrachtung der SE-Werte findet man
häufig kurze Episoden von Werten >70
trotz adäquater Anästhetikakonzentration
(in 3,6 % der Patienten Episoden > 2 min)
[76]. Dies ist deutlich häufiger al s beispiels-
weise beim BIS-Monitoring (0,24 %). Die
Übereinstimmung zwischen dem SE- und
dem BIS-Wert ist nur moderat und nimmt
mit zunehmendem Alter ab. Zudem hat
die Elektrodenposition einen signifikanten
Einfluss auf die Werte [77]. Meybohm et al.
zeigten, dass BIS- und Entropiewerte wäh-
rendeiner Normothermiegut übereinstim-
men, es aber v. a. während einer Hypother-
mie zu Diskrepanzen kommt. Dies muss
klinisch v.a. bei Herzoperationen in Hypo-
thermie berücksichtigt werden [78]. Eine
Studie konnte nachweisen,dass bei 4 % der
Patienten der zeitglich links- und rechts-
hemisphärisch gemessenen SE-Wert um
mehr als 10 Punkte differiert. Der SE-Wert
sollte daher nicht zur alleinigen Beurtei-
lung der „Anästhesietiefe“ herangezogen
werden.
qCON (Conox, Quantium Medical,
Mataró, Spanien)
Der Conox Monitor der Fa. Quantium Me-
dical (.Abb.7) ist seit 2013 auf dem Markt
erhältlich. Mittels frontal angebrachtem,
gerätespezifischem Einwegelektroden-
band berechnet er aus einem EEG-Kanal
den qCON-Index (für „consciousness“)
von 0 (Koma) bis 100 (wach) als Äquiva-
lent für die „Anästhesietiefe“. Außerdem
wird in den neueren Modellen auch der
sog. qNOX-Index (für „noxiousness“) be-
rechnet, der die Wahrscheinlichkeit angibt,
auf einen Schmerzreiz zu reagieren ( Wer te
von 0 (Reaktion unwahrscheinlich) bis 99
(Reaktion wahrscheinlich)). Beide Indizes
basieren auf prädiktiven Modellen, wo-
bei für die Berechnung des qCON-Index
15 EEG-Parameter genutzt werden. Ge-
nauere Details zu diesen Parametern sind
Die Anaesthesiologie 7
Allgemeinanästhesie
Abb. 7 9qCON-
Monitor. Neben
dem qCON und
qNOX (weiß bzw.
gelb)werdenauch
das Roh-EEG, der Si-
gnalqualitätsindex
(SQI), das Elektro-
myogramm (EMG)
und die Burst Sup-
pression Ratio (BSR)
angezeigt. Zudem
Verla ufskurve d er
genannten Indizes
in entsprechen-
der Farbe.(Quelle:
[122])
nicht beschrieben. Unter einem qCON-
Wert von 25 wird der qNOX-Index nicht
berechnet, da von einer ausreichenden
„Anästhesietiefe“ ausgegangen werden
kann.
Die Studienlage zum Conox-Monitor
fällt spärlich aus. Bei PubMed finden sich
mit dem Suchbegriff qCON“ lediglich
12 Artikel zum Thema Neuromonitoring,
wovon etwa die Hälfte von Personen mit
einer starken Affiliation zum Hersteller
Quantium Medical publiziert wurde. Der
qCON-Index wurde validiert, indem EEG-
Daten aus einer vorhergehenden BIS-
Monitoring-Studie während einer Allge-
meinanästhesie mit Propofol mit dem
qCON-Algorithmus erneut berechnet und
verglichen wurden [79].
Der qCON-Wert hat eine ähnliche
zeitliche Verzögerung wie der BIS oder
Narcotrend nach raschen Veränderungen
der „Anästhesietiefe“ [80]. Der qNOX-In-
dex hingegen zeigt das Wiedererlangen
des Bewusstseins oder eine Reaktion auf
einen Schmerzreiz früher (bis zu einer
Minute vor Erwachen) an [81].
Esgibt bisher keine Studienzu intraope-
rativer Awareness und deren Vermeidung
mit dem Gebrauch des Conox-Monitors.
Aus diesem Grund muss unter Vorbehalt
auf die entsprechenden Studien anderer
pEEG-Monitore verwiesen werden.
Während Sedationen mit Propofol
zeigt der Conox-Monitor im Vergleich
zum BIS- und Entropiemonitor signifi-
kant tiefere Werte an. Der Grund dafür
scheint eine unterschiedliche Skalierung
der Indizes zu sein, da alle 3 Monitore
ähnliche Trends und Reaktionen auf Reize
(Bronchoskopie, Husten) aufweisen [82].
Es gibt Hinweise dafür, dass Patienten mit
höheren intraoperativen qCON-Werten
einen bis zu 25% erhöhten postoperati-
ven Opiatbedarf haben [83]. Der qNOX-
Wert kurz vor Ausleitung zeigte hingegen
keinen Zusammenhang zu postoperativen
Schmerzen im Aufwachraum [84]. Nach
Gabe eines i.v.-Bolus Ketamin während
einer Allgemeinanästhesie mit Desfluran
steigt der qCON-Wert im Unterschied zu
anderen Monitoren nicht signifikant an
und scheint somit weniger von höhe-
ren Frequenzbereichen abhängig zu sein.
Dies f ührt v. a. bei multimodaler Anäs-
thesieführung potenziell zu stabileren
Indexwerten [85].
Das prozessierte EEG in der
klinischen Anwendung
Trotz der oben bei allen Monitoring-Ver-
fahren diskutierten, teils umstrittenen Da-
tenlage wird die Verwendung eines An-
ästhesietiefe“-Monitors zur Senkung der
Inzidenz des postoperativen Delirs in Ri-
sikogruppen von einigen Fachgesellschaf-
ten empfohlen [86,87]. So empfehlen die
Deutsche Gesellschaft für Anästhesiologie
und Intensivmedizin (DGAI) und die Euro-
pean Society of Anaesthesiology and In-
tensive Care (ESAIC) die Verwendung ei-
nes Neuromonitorings, sofern verfügbar
und insbesondere bei Patienten mit ho-
hem Risiko für intraoperative Awareness
oder postoperatives Delirium sowie bei
gleichzeitiger Verwendung von Muskelre-
laxanzien (s. oben) [86,88,89].
Auswahl des Monitors
Aus den Erläuterungen der unterschiedli-
chen pEEG-Monitore lässt sich keine evi-
denzbasierte Empfehlung ableiten, da alle
Geräte inhärente Stärken und Schwächen
aufweisen. Die unterschiedlichen Studien-
designs zu den einzelnen Monitoren lassen
sich schwer miteinander vergleichen. Viele
Studien nehmen Bezug auf den BIS™-Mo-
nitor, weil hier die Datenlage am breitesten
ist (u. a. wegen der früheren Markteinfüh-
rung). Außerdem gibt es keine Studie, die
alle oben genannten Monitore miteinan-
der vergleicht. Meistens werden 2 oder
maximal 3 Geräte gegenübergestellt. Die
Studienlage zu Awareness- und Delirinzi-
denz im perioperativen Setting ist außer
für den BIS™-Monitor für die meisten
Monitore ungenügend und auch für den
BIS™-Monitor wie dargestellt kontrovers.
Zudem spielen institutionelle, finanzi-
elle und anwendungsspezifische Faktoren
für die Wahl eine große Rolle. In .Ta b. 1ist
eine Kostenübersicht für die verschiede-
nen Geräte dargestellt. Ein Qualitätsmerk-
mal für die Anschaffung eines EEG-Moni-
torings sollte allerdings sein, dass neben
dem Index auch das Roh-EEG, ein Spektro-
grammsowieein Elektromyogramm(EMG)
sichtbar sein sollten. Diese Darstellungs-
formen des (spektralen) EEG geben Ver-
änderungen beinahe in Echtzeit wieder,
im Gegensatz zu den pEEG-Monitoren, bei
welchen es vom eingestellten Intervall ab-
hängt, über welches der Indexwert be-
rechnet und gemittelt wird, sowie davon,
wie häufig ein neuer Indexwert ausgege-
ben wird. Beim BIS™-Monitor lässt sich das
Glättungsintervall z. B. auf 10, 15 oder 30 s
einstellen. Somit kommt es je nach Grund-
einstellung zu unterschiedlichen Verzöge-
rungen von 20–60s in der Darstellung von
Veränderungen im EEG [90,91].
Problematik der Hysterese und
sigmoidalen Dosis-Wirkung-
Beziehung
Der pEEG-Index verändert sich dynamisch
während Induktion, Erhaltung und Auslei-
tung einer Allgemeinanästhesie sowie auf
spezifische Ereignisse wie Schmerz, Hypo-
perfusion oder Boli von Medikamenten.
Der Index sollte daher in groben Zügen
in sinnvoller Beziehung zur Anästhetika-
8Die Anaesthesiologie
konzentration oder zum Ereignis stehen.
Darum ist der Beginn der Messung be-
reits beim wachen Patienten empfehlens-
wert. Bereits kurz nach den Anästhesie-
einleitung nnen v. a. bei älteren o der
komorbiden Patienten rasch niedrige In-
dexwerte aufgrund von Burst Suppression
imEEG beobachtetwerden [92].Dieshängt
womöglich mit einer erhöhten Sensibilität
des Gehirns für Anästhetika als auch ei-
ner langsameren Verteilung und dadurch
Verzögerung des Effekts auf das Gehirn zu-
sammen [93,94].DieIndexwertekehren
in der Regel durch Anpassung der Dosis
des Anästhetikums rasch in den vom Her-
steller empfohlenen Bereich zurück. Nach
Abstellen des Anästhetikums am Ende der
Operation zeichnet sich wiederum verzö-
gert die Ausleitung im prozessierten EEG-
Index ab. Dabei bleiben die Indexwerte im
klinischen Setting in der Regel unter den
vor der Einleitung abgelesenen „Wachwer-
ten“ (Hysterese von Anästhetika) [95].
Aufgrund der sigmoidalen Beziehung
(.Abb. 1) zwischen pEEG-Index und der
Anästhetikakonzentration im Gehirn kann
es im Bereich des Verlustes sowie beim
Wiedererlangen des Bewusstseins zu ab-
rupten Änderungen des Index bei nur ge-
ringer Veränderung der Anästhetikakon-
zentration kommen. Diese rasche Dyna-
mik muss insbesondere während des Ver-
suchs der Titration der Anästhetika bei
komorbiden oder hämodynamisch insta-
bilen Patienten beachtet werden, da es
hierbei eher zu akzidentieller intraoperati-
ver Awareness kommen könnte, bei gleich-
zeitig aufgehobener Reaktion des vegeta-
tiven Nervensystems.
Troubleshooting unklarer bzw.
unerwarteter „Anästhesietiefe“-
Indizes
In .Abb. 8sind die häufigsten Ursachen
für falsch-hohe oder tiefe pEEG-Indizes
dargestellt. Steigt der pEEG -Index plötzlich
und unerwartet an, gilt es zunächst, un-
beabsichtigtes Erwachen aufgrund inad-
äquater Anästhetikadosierung oder Anal-
gesie auszuschließen. Hierfür sind zumin-
dest grundlegende Kenntnisse des Roh-
EEG hilfreich. Bei nichtmuskelrelaxierten
Patienten kann das EMG , welches sehr sen-
sibel auf kleinste Gesichtsmuskelaktivität
reagiert, wegweisend sein. Pragmatischer-
weise begegnen Kliniker dieser Situation
häufig mit gleichzeitiger Gabe eines Anal-
getikums und Vertiefung der Anästhesie
[96].
Ist die Wahrscheinlichkeit eines nozi-
zeptionsbedingten Erwachens gering, so
müssen im nächsten Schritt medikamen-
töse Ursachen für einen angestiegenen
Index ausgeschlossen werden. Ein wichti-
ges Beispiel ist die Gabe von N-Methyl-D-
Aspartat(NMDA)-Rezeptor-Antagonisten
(Ketamin, Lachgas, Magnesium). Äußerst
selten kann der pEEG-Index auch para-
dox auf eine Opiatgabe ansteigen, da
die Beta-Aktivität im perioperativen EEG
z.B. durch NMDA-wirksame Opiate (Remi-
fentanil, Methadon etc.) ansteigen kann
[97]. Sehr häufig steigen pEEG-Werte au-
ßerdem aufgrund von Artefakten an. So
können z. B. Elektrokauter, Wärmedecken,
oszillierende chirurgische Shaver (z. B. für
Arthroskopien) oder kardiales Overdrive
Pacing die mögliche Ursache darstellen.
Sinken die pEEG-I ndizes auf unerwartet
tiefe Werte, können neben einer Überdo-
sierung der Anästhetika auch ein kürzlich
verabreichtesMuskelrelaxans, ein ebenap-
plizierter Bolus eines Opioids oder die Ver-
wendung von Psychopharmaka (inklusive
Benzodiazepinenzur präoperativenAnxio-
lyse) ursächlich sein. Paradoxerweise kann
auch ein Schmerzreiz durch einen abrup-
ten Verlust von frontalen Alpha-Oszillatio-
nen zum plötzlichen Absinken der pEEG-
Indizes führen [98]. Außerdem können kri-
tische Veränderungen der Körpertempe-
ratur [99], der Hirndurchblutung und der
Homöostase von CO2oder Blutzucker zu
deutlichen Abfällen der pEEG-Indizes h-
ren. Sehr alte oder demente Patienten
können von Beginn an sehr tiefe pEEG-
Indizes aufweisen, da je nach Monitor die
für den pEEG-Algorithmus wichtigen Fre-
quenzbereiche und Oszillationen nur noch
schwach oder atypisch ausgebildet sind.
Ähnlich verhält es sich bei postiktalen Pati-
enten. Epileptische Potenziale im EEG kön-
nen sowohl ein Ansteigen (hohe Frequenz
des rhythmischen EEG) als auch deutliches
Abfallen der pEEG-Indizes (postiktal, ho-
he Synchronizität während Anfall) bewir-
ken. Bei pathologischem Alkoholkonsum
sind paradoxe Reaktionen auf Propofol be-
schrieben [100].
Einbeziehen weiterer Parameter
für die Einschätzung der
„Anästhesietiefe“
Das frontale EEG repräsentiert die Aktivi-
tät im kortikothalamischen System und
eignet sich darum zur Einschätzung der
„Anästhesietiefe“. Daneben gibt es aber
klinische Zeichen, deren Beurteilung in
der Abschätzung der „Anästhesietiefe“
nützlich sein können. Hierzu zählen die
Hirnstammreflexe [96], wie Korneal- und
Lidreflex, und die Reaktion des vegetati-
ven Nervensystems auf Stress mit Anstieg
von Herzfrequenz und Blutdruck, Pupil-
lenerweiterung und Bronchokonstriktion
(frühzeitig erkennbar in der Druck-Vo-
lumen- oder Fluss-Volumen-Kurve am
Beatmungsgerät). Keine dieser einzelnen
Testmethoden garantiert bei wechselnder
Intensität chirurgischer Schmerzreize eine
adäquate Messung der „Anästhesietiefe“.
Zusammen ergeben sie jedoch ein im-
mer dichteres diagnostisches Netz. Das
EEG spielt dabei eine wichtige, zusätzli-
che Rolle zur Detektion einer zu tiefen
und nicht nur einer zu oberflächlichen
Allgemeinanästhesie.
Insbesondere im Licht neuer Anästhe-
tikakombinationen, wie sie in der mul-
timodalen Anästhesie von Gesellschaften
wie der Enhancend Recovery After Surger y
(ERAS) Society gefo rdert werden [102], ge-
winnt die EEG-Diagnostik an Bedeutung.
Klinische Befunde wie Hirnstammreflexe
bei nichtmuskelrelaxierten Patienten kön-
nen zur Beantwortung der Frage „Ist die
Analgosedation dieser Anästhesie ausrei-
chend?“ herangezogen werden. Die Gabe
von Ketamin und Magnesium sowie die
Kombination opiatsparender Allgemein-
anästhesie mit Regionalanästhesien h-
ren teilweise zu Indexwerten des pEEG
außerhalb der empfohlenen Bereiche für
eine Allgemeinanästhesie und im quanti-
tativen EEG für viele Kliniker zu unbekann-
ten EEG-Signaturen [103]. Dies zeigt klar
die Grenzen der pEEG-gesteuerten Anäs-
thesie auf. Daher sollten die Kennsignatu-
ren typischer Anästhetikakombinationen
im quantitativen EEG (hier v. a. im Spek-
trogramm) wie sie im Teil 1 dieses Artikels
dargestellt werden allen Anästhesisten
bekannt sein [1].
Die Anaesthesiologie 9
Allgemeinanästhesie
Nozizeption
Tubusreiz
MAC <0.6, Propofol zu niedrig
EMG nach Abklingen der neuromuskulären
Blockade
Imminent arousal
Ketamin Kauter
Wärmedecke
Chirurg. Shaver
Schrittmacher
Elektrische Streuströme
N2O
Mg2+ in hohen Dosen
Paradoxe Opiatsignatur
Problem EEG Neuromonitoring im Alter:
Individueller Verlust an Power in α-/δ-Frequenzbändern
Index unerwartet hoch
Index unerwartet tief
Arousal durch Pharmakologische NMDA Inhibierung Artefakte
Alter
Demenz
Postiktal/Epilepsie
Schizophrenie
Psychopharmaka
Hypoglykämie
Hypothermie
Hypoxie
Hyperkapnie
Burst Suppression
Relativ erhöhte Delta-Power Metabolische Probleme Genetisches Low-Voltage-EEG
Abb. 8 8MöglicheUrsachen füreinen unerwartet hohenoder tiefen pEEG-Index.Behandelbare Ursachen sollten nach Mög-
lichkeittherapiertwerden.IndenanderenFällenempfehlenwir,zusätzliche InformationenzurAnästhesietiefezuverwenden,
um die weitere Anästhesiestrategie anzupassenoder die Indexwerte im Kontextaußerhalb der empfohlenenReferenzwerte
zu akz eptieren . (Frei nach [101])
Diskussion
Wie aus der Vorstellung der vorhandenen
pEEG-Algorithmen ersichtlich ist, befindet
sich das Neuromonitoring gegenwärtig an
einem wichtigen Scheideweg. Die hohen
Versprechen, mit denen prozessierte EEG-
Indizes eingeführt wurden, konnten in der
alltäglichen Praxis nicht nachhaltig erfüllt
werden [32,39]. Darüber hinaus sind wie
oben detailliert beschrieben lediglich r
die Verwendung des BIS™-Monitors Daten
zur intraoperativen Awareness sowie zum
postoperativen Delir und Mortalität vor-
handen. Diese dürfen aufgrund der unter-
schiedlichen Algorithmen nicht unreflek-
tiertaufanderepEEG-Monitoreübertragen
werden.
Zudem muss bedacht werden, dass die
Definition einer optimalen pEEG -basierten
„Anästhesietiefe“ schwierig ist. Insbeson-
dere alte und komorbide Patienten sind
vermutlich im Rahmen fortgeschrittener
Hirnatrophie nicht in der Lage, die zugrun-
de liegenden kortikothalamischen Kenn-
signaturen im Schlaf oder der Anästhesie
deutlich herauszubilden. Inwieweit diese
fehlende Alpha-Signatur, die in den Spek-
trogrammen offensichtlich ist, die pEEG-
Indizes beeinflusst, ist unklar [101]. Festzu-
stellen ist ebenfalls, dass der BIS-I ndex, die
State-Entropie sowie der qCON im Gegen-
satz zum Narcotrend ca. 0,2 Indexpunkte/
Lebensjahr oder 2 Punkte/Lebensdekade
bei einem bestimmten altersadaptierten
MAC-Wert ansteigen. Inwieweit dies aber
eine klinische Relevanz darstellt, bleibt
fraglich, wenn man bedenkt, dass ein Ziel-
bereich von 20 Punkten Unterschied (meist
ein Index zwischen 40 bis 60) anvisiert
wird und die individuelle Variabilität bei
einembestimmten altersadaptierten MAC-
Wert bis zu ±7 Indexpunkte beträgt [51,
52,104]. Ein wesentliches Problem solcher
Vergleiche ist, dass diese gegen den alters-
10 Die Anaesthesiologie
Abb. 9 8Roh-EEG undDensity Spectral Array (DSA, Spektrogramm) des Patientenaus .Abb. 2:In-
duktion mit Propofol und Alfentanil (erste gelbe Pfeilspitze am oberen Rand des Spektrogramms)und
Gabe von Ketaminkurz vordem Subtenonblock (zweite gelbe Pfeilspitze, gegen 09:58). Man erkennt
die vermehrte Beta-Aktivität zwischen 15 und 25 Hz kurz nach der Ketamingabe, die mit nichtbere-
chen barem oder ho hem Narcot rend®-Index verknüpft ist (vergleiche mit .Abb. 2).Während dieser
Zeitisteindeutliches(rotes)horizontale sAlphaba ndbei 8 bis 10 Hz erkennbar.Zudem können im Roh-
EEG „Alpha-Oszillationen“ („Schla fspindeln“) ausgemacht werden, was im Zusammenhang mit den
klinischen Zeichen für eine a usreichende„A nästhesietiefe“ spricht
adaptierten MAC-Wert erfolgten und die-
ser auf einem standardisierten Schmerz-
reiz beruht und keinem EEG-Korrelat des
Großhirns [105].
PEEG-Indizes bieten vielen Anästhesis-
ten eine „Scheinsicherheit“. Der Ansatz,
dieses komplexe nichtlineare System der
Bewusstseinsreduktion auf einer Skala von
0–100 darzustellen, erscheint gewagt und
verleitet den Anwender indirekt dazu ei-
ne 10%ige Reduktion auf der Skala mit
einer 10 %igen Zunahme d er Anästhesie-
tiefe gleichzusetzen [23].Eshatsichge-
zeigt, dass keiner der aufgeführten pEEG-
Monitore ein intraoperatives, dem Erwa-
chen identisches EEG-Muster, verlässlich
einordnen kann [106]. Demzufolge schei-
nen ein Umdenken sowie die Ausbildung
von Anästhesisten inRoh-EEG Signalen un-
abdingbar.
Wenn gesteigerte Aktivität der Arousal-
Systeme bei Nozizeption das Erwachen aus
der Anästhesie einleiten, könnte die zeit-
liche Latenz bis zur Abbildung im pEEG-
Algorithmus (.Abb. 8) relevant sein. Eine
Eingrenzung des Zeitrahmens, wie rasch
intraoperative Awareness entstehen kann,
wäre momentan aber rein hypothetisch.
Zudem stellt die Neurobiologie die füh-
rende Rolle des Kortex für das „wache
Bewusstsein“ infrage [107,108]. Insbeson-
dere Schmerz und Wachheit sind von der
Aktivität mehrerer zerebrospinaler Netz-
werke abhängig, deren Gewichtung im
„kortikozentrischen“ Modell verloren geht.
Vermehrte Aufmerksamkeit in der Auswer-
tung der Aktivität des Hirnstammes und
des vegetativen Nervensystems könnten
in Kombination mit einer EEG-Analyse zu
einem besseren Monitoring des gesamten
Hirnes führen.
Ein weiterer Nachteil bei der Fokussie-
rung auf pEEG-Indizes ist, dass die eigent-
liche Auswertung physiologischer Hirnsi-
gnale (wie z. B. intraoperativer Alpha-Oszil-
lationen), die in direktem Zusammenhang
mit klinischen Endpunkten wie postopera-
tiver Analgesie oder kognitiver Integrität
stehen, unterbleibt [109,110].
Unter Allgemeinanästhesie kommt es
zu einer typischen Abnahme der Konnek-
tivität zwischen Hirnregionen [111113].
Neben der rein frontalen EEG-Ableitung
für die Generierung der derzeitigen „An-
ästhesietiefe“ könnten wohl zusätzlich ok-
zipitale Kortexregionen für die Beurteilung
von Veränderungen des Bewusstseins ge-
nutzt werden [114,115]. Die Messung sol-
cher dynamischen neurobiologischen Pro-
zesse wie der Alpha-Anteriorisierung unter
Narkose ndet aber v. a. aus G ründen der
Praktikabilität noch keine breite klinische
Anwendung [115117].
Fallvignette, Teil 2
Anhand des ausgewählten komplexen
Fallbeispieles soll nun die alltägliche
Problematik in der Anwendung der der-
zeitigen pEEG-Monitore aufgezeigt und
näher erläutert werden. Die kurze An-
ästhesiedauer und das geringe Ausmaß
des chirurgischen Eingriffes haben sicher
zu einem komplikationslosen Verlauf bei-
getragen. In der Vorgeschichte waren
jedoch schwere Delirverläufe auch bei
kleineren endoskopischen Interventionen
unter Propofolsedation beschrieben. Es
ist anzunehmen, dass nebst der multimo-
dalen pharmakologischen Intervention
(Clonidin- und Melatoninprämedikation,
Dexmedetomidin- und Ketaminbolus,
TIVA mit Propofol) die Kombination mit
einem Subtenonblock den erfreulichen
delirfreien Verlauf ermöglicht hat [86,102,
118]. Der multimodale pharmakologische
Ansatz führt aber auch zu spezifischen
Veränderungen des perioperativen EEG.
Hierbei fällt ab 09:58 sowohl ein zeit-
weise nichtberechenbarer bzw. fehlender
pEEG-Index als auch im weiteren Verlauf
ansteigender und hoher (> 64) Narco-
trend-Index auf (.Abb. 2). Dies könnte
ohne Interpretation des quantitativen
EEG (Spektrogramm) als Zeichen einer
inadäquaten und zu oberflächlichen „An-
ästhesietiefe“ gewertet werden (.Abb. 9)
und Anästhesisten dazu verleiten, die
Propofoldosis zu erhöhen. Bei Betrach-
tung des Spektrogramms (.Abb. 9) fällt
jedoch auf, dass sich unmittelbar nach
der Ketaminapplikation, die nach der
Einleitung kurzfristig vorhandene Alpha/
Delta-Aktivität (09:55–09:58) in eine Be-
ta/Delta-Aktivität verändert (ab 10:00).
Ketamin führt über die Inaktivierung
des NMDA-Rezeptors zu einer kortikalen
Enthemmung, was im EEG als vermehr-
te Beta-Aktivität gekennzeichnet ist [1].
Dies könnte neben induzierten Artefakten
während der Durchführung des Subte-
nonblocks (10:00–10:10) ein Grund für die
nichtberechneten und später erhöhten
Indexwerte sein. Die intensiven Alpha-
Oszillationen zwischen 8 und 10 Hz ab
10:15 (rotes horizontales Band im DSA)
entsprechen wie die Aufnahme des Roh-
EEG zeigt zum großen Teil den dicht
aufeinanderfolgenden „Schlafspindeln“.
Diese „Alpha-Oszillationen“ sind einge-
bettet in eine kräftige Beta-Grundaktivit ät,
die für den Anstieg des pEEG verantwort-
lich sein dürfte. Das Auftreten solcher
anästhesietypischer Spindeln oder Oszil-
Die Anaesthesiologie 11
Allgemeinanästhesie
lationen im Alpha-Frequenzbereich stellt
ein physiologisches Signal dar, das auf
die Abkoppelung der kor tikothalamischen
Bewusstseinszentren von der Peripherie
des Nervensystems und somit eine ausrei-
chende „Anästhesietiefe“ hinweist. Solche
wertvollen Informationen gehen bei allei-
niger Betrachtung des pEEG verloren. Da
das Auftreten dieser „Alpha-Oszillationen“
während einer Allgemeinanästhesie mit
einer Reduktion des unmittelbar post-
operativen Delirs und evtl. einer heren
Wahrscheinlichkeit guter perioperativer
Analgesie vergesellschaftet, bietet viel-
leicht eher das Roh-EEG als das pEEG das
Potenzial zur Verbesserung des Outcomes
unserer Patienten [109].
Fazi t r die Praxis
4Eine klare Empfehlung für ein bestimm-
tes prozessiertes EEG-Monitoring kann
aufgrund der Studienlage nicht gegeben
werden.
4Das prozessierte EEG liefert nur einge-
schränkt Hilfe zur Interpretation der „An-
ästhesietiefe“. Es sollten daher unbedingt
weitere Modalitäten wie vegetative Sym-
ptome, Pupillendurchmesser, Hirnstamm-
reflexe und quantitatives EEG miteinbe-
zogen werden!
4Nicht verwertbar zur Interpretation der
„Anästhesietiefe“ sind prozessierte EEG-
Indizes bei einem opiatfreien, multimoda-
len Anästhesieansatz speziell bei Verwen-
dung von Ketamin.
4Die höchste Inzidenz für intraoperative
Awareness in Anbetracht der Wahl des
Hypnotikums besteht:
während einer TIVA (v.a. in Kombinati-
on mit einer Muskelrelaxation) ohne Nut-
zung eines prozessierten EEG-Monitors,
während einer volatilen Allgemeinanäs-
thesie ohne Alarm für eine untere Grenze
für die endtidale minimale alveoläre Kon-
zentration.
4Alle größeren Outcome-Studien zu intra-
operativer Awareness, postoperativem
Delirium und Mortalität wurden bisher
mit dem BIS™-Monitor durchgeführt. Die
Ergebnisse sollten aber aufgrund der Un-
terschiede im Algorithmus der verschie-
denen Monitore nicht auf alle prozessier-
ten EEG-Monitore generalisiert werden.
4Im „Troubleshooting“ unklarer pEEG-Indi-
zes gilt es, zügig die gravierendsten Ursa-
chen (akute Nozizeption im Kontext des
operativen Eingriffs, Erwachen, hämody-
namische Instabilität etc.) auszuschließen
und zu behandeln.
Korrespondenzadresse
PDDr.med.H.A.Kaiser
Zentrum für Anästhesiologie und Intensivme-
dizin, Hirslanden Klinik Aarau, Hirslanden AG,
Schänisweg
5001 Aarau, Schweiz
heiko.kaiser@hirslanden.ch
Funding . Open access funding provided by Univer-
sity of Bern
Einhaltung ethischer Richtlinien
Interessenkonflikt. F.Lersch,T.J.G.Zingg,J.Knapp,
F.Sber,D.HightundH.A.Kaisergebenan,dasskein
Interessenkonfliktbesteht.
Für diesen Beitrag wurdenvon den Autor/-innen
keine Studien an Menschen oderTieren durchgeführt.
Für die aufgeführtenStudien gelten die jeweils dort
angegebenen ethischen Richtlinien.
Open Access. Dieser Artikel wird unter der Creative
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chem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die
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men wurden.
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Drittmaterial unterliegen ebenfallsder genannten
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dungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das be-
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terials die Einwilligung des jeweiligenRechteinhabers
einzuholen.
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