Quantitative neuromuskuläre Überwachung im Operationssaal, PACU und auf der Intensivstation: Beschleunigungsomyographie vs. Elektromyographie

Zur Standardanästhesiepraxis gehört der Einsatz von neuromuskulären Blockern (NMBA), um die Intubation zu erleichtern und die chirurgischen Bedingungen zu verbessern, indem die Muskeln während des chirurgischen Eingriffs entspannt werden. Wenn NMBAs während der Anästhesie verabreicht werden, ist es zwingend erforderlich, den Grad der neuromuskulären Blockade (NMB) zu überwachen.¹ Dies kann mit subjektiven oder objektiven Bewertungsmethoden geschehen. Subjektive Beurteilungen, wie die Bewertung der Muskelkraft oder der Atemfunktion, haben sich als unzureichend erwiesen, da es ihnen an Sensitivität und Spezifität mangelt. Außerdem unterliegt sie der Variabilität zwischen den Beobachtern. Daher empfehlen die Leitlinien für die klinische Praxis im Allgemeinen eine objektive Bewertung der neuromuskulären Transmnission (NMT) unter Verwendung von quantitative Methoden um die TOF-Verhältnisse zu messen.¹

Warum eine quantitative Überwachung für Kliniker, Patienten und Budgets sinnvoll ist

Von der quantitativen neuromuskulären Überwachung profitieren Kliniker, Patienten und Gesundheitseinrichtungen gleichermaßen:

• Quantitative Überwachung führt zur sicheren Extubation von Patienten

Das größte Problem bei der Verwendung von NMBAs ist, dass ihre Wirkung bis in die postoperative Phase anhält. Die Inzidenz eines verbleibenden neuromuskulären Blocks kann bis zu 45% betragen, selbst wenn nur eine einzige Dosis eines NMBA verwendet wird.² Eine verbleibende neuromuskuläre Blockade erhöht wiederum das Risiko schwerer postoperativer Komplikationen nach der Extubation. Dazu gehören Aspiration, Pneumonie, Rachenfunktionsstörungen, Hypoxämie und Atemwegsobstruktion. Solche Komplikationen verlängern die Verweildauer der Patienten auf der postanästhesiologischen Station (PACU) und erhöhen die Kosten für die Versorgung.

Klinische Leitlinien empfehlen, dass für eine sichere Extubation ein TOF-Verhältnis von mindestens 0,9 erreicht werden muss.³ Die quantitative Überwachung bildet die Grundlage für die Entscheidungsfindung durch eine empfindlichere und zuverlässigere Bewertung des TOF-Verhältnisses. Das Ergebnis ist eine deutliche Verbesserung der Patientenresultate. In einer randomisierten Studie fanden Gatke et al. heraus, dass Anästhesisten dazu neigten, Patienten mindestens 2,5 Minuten später zu extubieren, wenn quantitative Überwachungssysteme verwendet wurden.⁴ Dadurch konnte die Inzidenz der Restmuskellähmung um 13,7 % gesenkt werden. In einer anderen randomisierten Studie zeigten Murphy et al., dass die Anwendung quantitativer Methoden im Vergleich zur qualitativen Überwachung dazu führte, dass die Fälle von Restblockaden um 4,5 % und unerwünschte respiratorische Ereignisse um 21 % zurückgingen.⁵

• Sie liefert entscheidende Daten für ein angemessenes intraoperatives Patientenmanagement

Bei chirurgischen Eingriffen kann die Tiefe der neuromuskulären Blockade mit quantitativen Geräten bewertet werden. Anhand der Daten kann die effektive Verabreichung wiederholter Dosen von NMBAs gesteuert werden, um ein " Zucken" der Patienten während des Eingriffs zu verhindern. Die optimale Dosierung von NMBAs kann dazu beitragen, gegen Ende eines chirurgischen Eingriffs Zeit zu sparen und die Notwendigkeit einer Umkehrung zu vermeiden. All diese Faktoren tragen dazu bei, Ressourcen im Operationssaal (OP) und in der PACU freizusetzen und Kosten zu senken.

• Quantitative Überwachung ermöglicht optimalen Einsatz von Umkehrmitteln

Traditionell werden Acetylcholinesterase-Hemmer wie Neostigmin zur Umkehrung der NMB eingesetzt. Die Wirksamkeit dieser Medikamente bei einzelnen Patienten ist jedoch oft unvorhersehbar. In einer Beobachtungsstudie wurde dokumentiert, dass bei mindestens 46% der Patienten, bei denen Neostigmin eingesetzt wurde, eine Rest-NMB auftrat.⁶ Darüber hinaus haben diese Medikamente autonome Nebenwirkungen wie vermehrte Sekretion der Atemwege, Bronchospasmus und Bradykardie. Das neue Umkehrmittel Sugammadex liefert besser vorhersehbare Ergebnisse und hat keine autonomen Nebenwirkungen. Seine hohen Kosten waren jedoch ein Hindernis für seinen breiteren Einsatz. Bei der quantitativen NMT-Überwachung kann die Tiefe der neuromuskulären Blockade vor der Umkehrung beurteilt werden, und Sugammadex kann für tiefere Stufen der Blockade reserviert werden. Die quantitative Überwachung kann somit zur Optimierung des Einsatzes von Umkehrmitteln beitragen.

Die aktuellen klinischen Möglichkeiten der quantitativen NMT-Überwachung: AMG und EMG

Es wurden mehrere Methoden zur quantitativen Messung der neuromuskulären Funktion beschrieben. Die Mechanomyographie (MMG), eine der am frühesten beschriebenen Techniken, misst direkt die isometrische Kraft der Muskelkontraktion. Die Ergebnisse der MMG sind präzise und reproduzierbar. Sie wurde jedoch in erster Linie für die Forschung entwickelt und ist für klinische Anwendungen zu umständlich. Sie ist nach wie vor der "Goldstandard" für die quantitative Überwachung, mit dem alle anderen Methoden und Geräte verglichen werden.⁷ In der medizinischen Praxis haben sich die beiden Technologien Acceleromyographie (AMG) und Elektromyographie (EMG) durchgesetzt.

Wie sie funktionieren - Die Wissenschaft der Überwachung

• AMG

Die Beschleunigungsmessung basiert auf dem zweiten Newtonschen Bewegungsgesetz, das besagt, dass die Kraft das Produkt aus Masse und Beschleunigung ist. Die Beschleunigung wird durch einen piezoelektrischen Sensor erfasst. Der Sensor, der eine konstante Masse hat, wird am Muskel befestigt. Wenn sich der Muskel zusammenzieht, wird vom Sensor ein Beschleunigungsspannungssignal erfasst. Anhand dieser Informationen berechnet das Gerät die Kontraktionskraft und zeigt sie auf dem Monitor an.

• EMG

Wenn sich ein Muskel zusammenzieht, erzeugt er ein elektrisches Signal, das so genannte zusammengesetzte Aktionspotenzial. Dieses Signal ist direkt proportional zu der Kraft der Muskelkontraktion. Ein EMG-Gerät misst dieses elektrische Signal. Dies geschieht über Sensorelektroden, die auf der Oberfläche des Muskels angebracht werden. Das Gerät schätzt die Kraft der Kontraktion anhand der Stärke des elektrischen Signals und zeigt sie auf dem Monitor an.

AMG: Vorteile und Herausforderungen

Die Beschleunigungsomyographie ist die am weitesten verbreitete Technologie für die quantitative neuromuskuläre Überwachung. Einer der Hauptgründe für ihre breite klinische Akzeptanz ist ihre Kosteneffizienz. Sie ist die kostengünstigste aller verfügbaren quantitativen Überwachungstechnologien, da der piezoelektrische Sensor für mehrere Patienten wiederverwendet werden kann. Auf dem Markt sind von verschiedenen Herstellern entwickelte Geräte erhältlich. Darüber hinaus wurde die AMG-Technologie in klinischen Studien eingehend untersucht. Ihre Anwendung stützt sich daher auf eine solide klinische Evidenz.

AMG-Geräte sind als tragbare, eigenständige Einheiten erhältlich. Sie können an verschiedenen Stellen eingesetzt werden, beispielsweise am Daumenmuskel (Adductor pollicis), am Fußmuskel (Flexor hallucis brevis) und an den Augenmuskeln (Orbicularis oculi und Corrugator supercilii).

AMG-Geräte sind entweder mit ein- oder dreidimensionaler Sensortechnik ausgestattet. Geräte mit eindimensionaler Technologie messen die Beschleunigung in einer einzigen Dimension, während 3D-Geräte die Beschleunigung in drei Dimensionen messen. Ein großer Nachteil der 1D-Geräte ist die akribische Vorbereitung, die sie erfordern. Sie müssen vor jedem Einsatz kalibriert werden. Dazu wird der supramaximale Strom ermittelt und die Zuckungsreaktion entsprechend auf 100% eingestellt, um die Skalenabweichung zu bestimmen - ein Vorgang, der mehrere Minuten dauern kann.

Glücklicherweise haben 3D-Geräte, wie der Stimpod NMS450X, diesen Nachteil nicht und müssen nicht kalibriert werden. Supramaximaler Stromstärke kann und sollte immer noch bestimmt werden - allerdings ist dies jetzt ein automatisierter Prozess, der weniger als 20 Sekunden dauert.

Obwohl einige Studien darauf hindeuten, dass die Präzision von AMG-Geräten erhöht wird, wenn eine Vorlast aufgebracht wird, indem der Daumen nach jeder Stimulation in seine ursprüngliche Position zurückgebracht wird, sind die Beweise dafür nur schwach.⁸ Eine Vorspannung erfordert das Anbringen eines speziellen Handadapters. Bei Verwendung des Adductor pollicis müssen Hand und Arm des Patienten so am Armbrett des Operationstisches befestigt werden, dass die Daumenbewegungen in horizontaler Richtung erfolgen.

AMG-Geräte weisen auch den "Reverse Fade"-Effekt auf, ein ähnlicher Effekt, der in geringerem Maße auch bei Mechanomyographie-Geräten (MMG) ohne Vorspannung zu beobachten ist. Wenn 1,0 der ideale Ausgangswert ist, wurden in der Literatur Werte von 1,10 bis 1,47 verzeichnet.⁹ Ein hoher Ausgangswert würde natürlich das während der Erholung gemessene TOF-Verhältnis beeinflussen. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass anstelle von 0,9 ein TOF-Verhältnis von 1,0 oder höher vor der Extubation erreicht werden sollte. Eine weitere vorgeschlagene Methode zur Überwindung dieses Effekts ist die Normalisierung der ermittelten TOF-Werte gegenüber dem Ausgangswert. Diese Methode kann jedoch zu einem hohen Zeitaufwand zu Beginn des Verfahrens führen, wenn man auf eine stabile Basislinie wartet, so dass diese Option in den meisten Fällen nicht praktikabel ist.

EMG: Vorteile und Herausforderungen

Die Elektromyographie ist die "physiologischste" Methode zur Beurteilung der Muskelfunktion und daher genauer als das AMG. Da das elektrische Signal und nicht die Kraft der Muskelkontraktion gemessen wird, ist eine freie Bewegung des Muskels nicht erforderlich. Daher ist kein spezieller "Aufbau" wie beim AMG erforderlich. EMG-Geräte können verwendet werden, wenn eine starre Positionierung des Patienten erforderlich ist. Zum Beispiel, wenn die Arme nahe am Körper gehalten werden müssen oder bei Roboteroperationen. Die zunehmende Einführung der Roboterchirurgie stellt einen besonderen Anwendungsfall für EMG-Geräte dar.

Im Gegensatz zum AMG hat das EMG nicht den Effekt des "umgekehrten Ausblendens". In einer kürzlich durchgeführten Studie wurden EMG- und AMG-Monitore mit dem Goldstandard MMG verglichen. Die Autoren fanden heraus, dass ein AMG-Monitor häufig TOF-Verhältnisse > 1,0 erzeugt, Doch weder das EMG noch das MMG (mit Vorspannung) wiesen dieses Phänomen in nennenswertem Umfang auf.¹⁰

Ein Nachteil von EMG-Geräten ist die Möglichkeit von Interferenzen durch andere elektrische Geräte, wie z. B. Elektrokauter. Die Verwendung solcher Geräte kann das elektrische Signal verzerren und zu falschen Messwerten führen. Die Ausgabe kann auch durch Temperaturänderungen beeinträchtigt werden, da niedrigere Temperaturen die EMG-Reaktionen verstärken. Im Gegensatz dazu erkennt der Stimpod NMS450X Störungen durch Elektrokauter sofort, unterbricht automatisch die EMG-Messung und setzt sie fort, sobald die Störungen verschwunden sind.

Außerdem sind EMG-Geräte auf spezielle Elektroden angewiesen, die oft teuer und schwer zu beschaffen sind. Dies erhöht die Kosten pro Fall, was ein wichtiger limitierender Faktor für den weit verbreiteten Einsatz von EMG in der PACU und ICU ist. Dies ist auch der Grund dafür, dass kommerzielle, tragbare Geräte, die ausschließlich die EMG-Technologie nutzen, nicht weit verbreitet sind.

Stimpod NMS450X: Der einzige Standalone-Monitor mit AMG- und EMG-Optionen am Point of Care

Der Stimpod NMS450X vereint die Fähigkeiten von AMG und EMG in einem eigenständigen, tragbaren Gerät. Es ist eine wirklich bahnbrechende Technologie, denn ein vergleichbares Gerät gibt es einfach nicht. Es bringt die Wissenschaft der NMT-Überwachung aus dem Labor an den Ort der Behandlung.

Die Wahl zwischen AMG und EMG kann verwirrend sein - es sei denn, Sie haben den Stimpod NMS450X, der das Beste von beiden bietet:

Stimpods einzigartig EMG-Elektrodenentwurf ist in der Branche unübertroffen:

•   Patentiertes Ripple-Design zur Verbesserung der beidhändigen und variablen Patientenplatzierung sowie die Spannungsübertragung
•   Spezielles "hautähnliches" Material für maximalen Halt bei langen Operationen und Patientenbewegungen 
•   Schlankes, ultra-flexibles Design für eine schnelle, effektive Platzierung bei jeder Einrichtung
•   Überlegene Signalverarbeitung für Datengenauigkeit

In ihrer Gesamtheit ist sie die komplette quantitative NMT-Überwachungslösung:

• Eine Kalibrierung ist nicht erforderlich: Es ist schnell und einfach einzurichten, und vor der Verwendung ist keine Normalisierung erforderlich.
• Kostengünstige Sensoren: Die Krankenhäuser haben nun die Möglichkeit, bei den Behandlungskosten zwischen wiederverwendbaren AMG und Einweg-EMG am Ort der Behandlung zu wählen.
• Vielseitig: Der Stimpod ist für den intraoperativen Einsatz im OP montierbar oder für den Einsatz am Krankenbett in der PACU oder Intensivstation tragbar.
• Eine komplette neuromuskuläre Überwachungslösung: Vollständige Überwachung für jeden Patienten in jeder Umgebung. 100% Krankenhauseinstellungen, 100% Anbieterpräferenz, 100% Operationsarten in Kombination mit einer automatischen Vollkofferüberwachung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Stimpod NMS450X ermöglicht es Ihnen, die Leistung von AMG und EMG für eine zuverlässige und genaue quantitative NMT-Überwachung in Ihrer Einrichtung zu nutzen. Dies führt zu besseren Gesundheitsergebnissen für Ihre Patienten und zu einer erheblichen Kostenreduzierung für Sie. Wenn Sie mehr wissen möchten, Bitte kontaktieren Sie uns und wir können Ihre speziellen Bedürfnisse besprechen.

Referenzen

1. Checketts MR, Alladi R, Ferguson K, et al. Recommendations for standards of monitoring during anaesthesia and recovery 2015: Association of Anaesthetists of Great Britain and Ireland. Anästhesie. 2016;71(1):85-93. doi:10.1111/anae.13316
2. Debaene B, Plaud B, Dilly MP, Donati F. Residuale Lähmung in der PACU nach einer einmaligen Intubationsdosis eines nicht-depolarisierenden Muskelrelaxans mit mittlerer Wirkdauer. Anästhesiologie 2003;98: 1042-8.
3. Popat M, Mitchell V, Dravid R, Patel A, Swampillai C, Higgs A. Difficult Airway Society Guidelines for the management of tracheal extubation. Anästhesie 2012; 67: 318- 40.
4. Gätke MR, Viby-Mogensen J, Rosenstock C, Jensen FS, Skovgaard LT. Postoperative Muskellähmung nach Rocuronium: weniger Restblockade bei Verwendung der Acceleromyographie. Acta Anaesthesiol Scand. 2002;46(2):207-213. doi:10.1034/j.1399-6576.2002.460216.x
5. Murphy GS, Szokol JW, Marymont JH, et al. Intraoperative akzeleromographische Überwachung reduziert das Risiko einer verbleibenden neuromuskulären Blockade und unerwünschter respiratorischer Ereignisse in der Postanästhesieabteilung. Anästhesiologie. 2008;109(3):389-398. doi:10.1097/ALN.0b013e318182af3b
6. Aytac I, Postaci A, Aytac B, et al. Umfrage zur postoperativen Restkurarisation, zu akuten respiratorischen Ereignissen und zum Vorgehen der Anästhesisten. Braz J Anesthesiol. 2016;66(1):55-62. doi:10.1016/j.bjane.2012.06.011
7. Murphy GS. Neuromuskuläre Überwachung in der perioperativen Phase. Anesth Analg. 2018;126(2):464-468. doi:10.1213/ANE.0000000000002387
8. Claudius C, Viby-Mogensen J, Warner DS, Warner MA. Acceleromyography for Use in Scientific and Clinical Practice: Eine systematische Übersicht über die Evidenz. Anästhesiologie 2008; 108:1117-1140 doi: https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e318173f62f
9. Suzuki T, Fukano N, Kitajima O, Saeki S, Ogawa S: Normalisierung des acceleromyographischen Train-of-Four-Verhältnisses durch den Ausgangswert zur Erkennung eines restlichen neuromuskulären Blocks. Br J Anaesth 2006; 96:44-7.
10. Bowdle A, Bussey L, Michaelsen K, et al. Ein Vergleich eines Prototyp-Elektromyographen mit einem Mechanomyographen und einem Acceleromyographen zur Beurteilung der neuromuskulären Blockade. Anästhesie. 2020;75(2):187-195. doi:10.1111/anae.14872

Mitwirkende

Roche Janse van Rensburg, Maruschka van der Bank, Lourie Höll

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