Effets des agents anesthésiques sur la pression intracrânienne

Ann

Fr Anesth

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Rtcuwn

1997:

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Paris

Rkunion de neuroanesthksie-rkanimation

Effets des agents anesthksiques

sur la pression intracrbienne

JE Bazin

Les barbituriques, l’htomidate et le propofol diminuent le debit sanguin c&bra1 (DSC), en reduisant la consommation en oxygene du cerveau, et done abaissent la pression intracranienne (PIG). Cette liaison entre diminution du m&abolisme et rbduction du DSC implique que ces agents ont peu d’effet sur la PIC des patients avec un m&tabolisme c&&bra1 Gduit. L’utilisation de ketamine est habituellement Gvitee en cas d’hypertension intracrsnienne, une Gvation du m6tabolisme, du DSC et de la PIC ayant BtB rapport6e. L’augmentation du DSC peut etre expliqube par I’hypertension d’origine sympathique et par une BlcGation de la PaGO chez des sujets en ventilation spontan&e. Des Etudes plus recentes ont montrb qu’il n’existait pas d’&vation de la PIC ou des flux artgriels, lorsque la ventilation etait contr618e ou que d’autres agents Btaient injectes de faGon concomitante. La k&amine b&Gficie d’un regain d’int&& depuis la demonstration de ses propri&%s bloquantes des r&epteurs des acides amin& excitateurs. Une Gvation de la PIC chez des patients ayant diverses atteintes intracriniennes a BtB d&rite avec les morphiniques semi-synthbtiques comme le fentanyl, le sufentanil et I’alfentanil. Lorsque la pression art&ielle est maintenue, aucune 6l& vation significative de la PIG ou des velocit&s artkrielles c&6brales n’est trouvee. L’BIBvation de la PIC observee avec ces agents semble done en rapport avec la vasodilatation de I’autor8gulation. Ceci souligne I’importance des pr&autions devant accompagner I’administration de ces produits. L’halothane augmente de faGon consbquente le DSC et ne doit pas &re utilisb chez les patients ayant une &vation de la PIC. En revanche, I‘isoflurane n’augmente pas le DSC pour des concentrations inferieures B l-1,5 MAC. Le desflurane et le Gvoflurane ont des effets semblables a ceux de I’isoflurane. La r++activite au CO2 est pr&ervbe avec tous les agents halog&Gs. II semble cependant prudent d‘8viter leur utilisation ou de n’administrer que de t&s petites concentrations chez les patients avec une PIC BlevBe.

ABSTRACT Effects of anaesthetic agents on intracranial pressure. Barbiturates, etomidate and propofol decrease cerebral blood flow (CBF), mediated by a decrease in cerebral metabolism, thus decreasing intracranial pressure (ICP). As the reduction in CBF is secondary to a decrease in cerebral metabolism, these agents will have little effect on CBF or ICP in patients without active cerebral metabolic activity. Ketamine is usually not administered for the anaesthetic management of patients at risk of intracranial hypertension because of the reported increases in cerebral metabolism, CBF and ICP. The increase in CBF, however, may be partly mediated by a sympathetically induced increase in blood pressure and partly by a simultaneous increase in PaCOp in spontaneously breathing patients. More recent studies report no increase in ICP or flow when ventilation is controlled or when other agents are associated. There is renewed interest in ketamine because it blocks excitatory amino acid receptors in the brain. Synthetic opioids including fentanyl, sufentanil, and alfentanil have been reported to cause an increase in ICP in patients with various intracranial lesions. When blood pressure was supported, no clinically relevant increase in ICP or flow velocity with alfentanil or sufentanil was observed. Thus, the increase in ICP reported with these agents may be related to the compensatoryautoregulation-mediated vasodilation, underscoring the importance of administratering these agents carefully to avoid systemic hypotension. Halothane consistently increases CBF and should not be used in patients with increased ICP. In contrast, isoflurane does not cause increase in CBF at concentrations below 1 to 1.5 MAC, although the effects on cerebral blood volume are less clear. Desflurane and sevoflurane have similar effects. CO* reactivity is preserved with all inhaled agents. In patients with increased ICP however, it would be preferable to avoid these agents or to administer very low doses. anaesthetic

agents

anesthbsiques

I pression

agents

I intracranial

pressure

intracrlnienne

La Trawl pr&ntC ilux XVII[;‘ Journ&s de neuroanesthCsie-reunimatlon de 13ngue tknCGtr, Clrrmont-Ferrand. 21-22 novembre 1996

comprkhension sur la pression plexe. Les effets

des effets des agents anesthksiques intracr2nienne (PIC) est parfois comdirects sur la circulation cCrCbrale sont

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souvent differents de ceux produits sur l’etat hemodynamique general. Les resultats obtenus chez les animaux sont difficiles a extrapoler a l’homme. Leur action est differente en fonction de la valeur initiale de la PIC. De plus, les anesthesiques sont generalement utilises en association, et leurs effets, peu Ctudits, ne sont pas necessairement la resultante des effets de chacun. La ventilation, la position du patient, la profondeur de l’anesthesie et l’importance de la stimulation chirurgitale [l] sont aussi des facteurs qui determinent les valeurs de 1aPIC aucours d’une intervention chirurgicale. Enfin, l’effet global de l’anesthesique ne depend pas seulement de son action sur le metabolisme ou sur la circulation cerebrale, mais aussi de ses interactions avec l’hemodynamique generale, la respiration, la reactivite au COz, la production et la reabsorption du LCR. Afin de pouvoir controler d’eventuels problbmes de perfusion cerebrale et de PIG, l’agent anesthesique ideal en neurochirurgie doit d’une maniere generale diminuer la PIC, restaurer la pression de perfusion c&ebrale (PPC), maintenir le couplage entre le debit sanguin cerebral (DSC) et le metabolisme cerebral (CMROz), preserver l’autoregulation cerebrale et la reactivite vasculaire au CO>. ACTION DES ANESTHkSIQUES SUR LE DkBIT SANGUIN ClkRtiBRAL Le DSC est un des determinants de la PIC. Une ClCvation du DSC s’accompagnera d’une augmentation du volume sanguin intracerebral et done de la PIC. Les produits anesthesiques peuvent agir sur le DSC soit par une action directe sur le diamktre vasculaire, soit par l’intermediaire de la CMR02 qui est couple au DSC. Barbituriques Alors qu’in vitro, ils dilatent les vaisseaux cerebraux isoles, les barbituriques diminuent la CMR02 et adaptent secondairement le DSC a la baisse des besoins metaboliques du cerveau [2]. La reduction du DSC par les barbituriques est consecutive a une augmentation des resistances vasculaires cerebrales, associee a la diminution du volume sanguin cerebral. Ceci explique un certain degre de protection mecanique exercte en cas d’hypoxie globale ou focale avec augmentation de la PIC. Chez les patients ayant une hypertension intracranienne (HIC), l’administration de 3 mg.kg-’ de thiopental entraine une diminution importante de la PIC [3]. L’administration de 4 a 8 mg.kgm’ de thiopental juste avant l’ouverture de la dure-mere, entraine une diminution de la PIC de 8 6%chez des patients subissant

une craniotomie, sous anesthesie associant halothane et protoxyde d’azote [4]. lhomidate Cet agent hypnotique diminue aussi la CMROz en m&me temps que le DSC. Cependant, B la difference des barbituriques, cette reduction n’est pas le resultat de la seule diminution du metabolisme. En effet, apres perfusion d’etomidate chez le chien, le DSC chute avant le metabolisme, suggerant une action vasoconstrictrice directe [5]. Chez le traumatist cranien, l’etomidate diminue la PIC, en maintenant une PPC adequate [6]. Propofol Experimentalement, le propofol diminue le DSC, la CMRO: et augmente les resistances vasculaires c&Zbrales [7-91 proportionnellement B la dose administree. Ces modifications s’accompagnant d’une diminution de pression du LCR [7]. Cependant, in vitro, un effet bloqueur des canaux calciques lents vasculaires avec vasodilatation cerebrale a&C decrit [lo]. Ladiminution du DSC serait done essentiellement IiCe a la diminution de la CMRO:. Elle peut parfois &tre plus importante que la simple diminution du metabolisme, comme en temoigne l’augmentation de la difference arterioveineuse en oxygene [ 1I]. En pratique clinique, le propofol provoque une vasoconstriction cerebrale importante avec baisse de la PIC [ 121. Chez le traumatise crlnien [ 131, ou en cas de tumeur intracerebrale [ 14]? l‘anesthesie au propofol diminue la PPC, la PIC et le DSC. Hydroxybutyrate

de sodium

L’hydroxybutyrate de sodium (Gamma-OH@) abaisse le DSC, la CMROz et la PIC chez l’homme [ 151. BenzodiazCpines Le midazolam provoque une vasoconstriction c&-Cbrale chez l’animal et chez l’homme [ 161. Chez les traumatises craniens, les benzodiazepines diminuent la CMROj et le DSC ; mais une baisse significative de la PPC peut survenir pour des doses de midazolam sup& rieures a 0,15 mg.kg-’ [ 17, 181. Chez des traumatises craniens, une elevation signilicative de la PIC a CtC observee avec le flumazenil injecte apt-es le midazolam [ 191. ainsi qu’une baisse de la PPC [18].

Agents anesthksiques

K&mine

La ketamine est habituellement proscrite chez les patients a risqued’HIC, desetudesanciennesayant montre que cet agent augmentait la CMR02, le DSC et la PIC [20-231. L’augmentation de DSC peut cependant etre expliquee en partie par I’elevation de pressionarterielle d’origine sympatique et par celle de la PaCOz chez lessujetsen ventilation spontanee.Desetudesplus recentesne rapportent pas d’augmentation de la PIC chez des patients en ventilation controlee [24, 251,ou lors d’administration concomitante de diazepam [26]. Celle de ketamine au tours d’une anesthesiea base d’isoflurane et de protoxyde d’azote n’augmente pas non plus le DSC [27]. L’interet de la k&amine est plus important. depuisla miseen evidencede sesproprietes bloquantes des recepteurs aux acides aminesexcitateurs(recepteursNMDA) [28], et de sesproprietesneuroprotectrices chez le rat traumatisecranien [29]. Morphiniques

Chez le lapin atteint de lesionscerebralescryogeniques, le DSC et la PIC nechangentpassignificativement avec le fentanyl et le sufentanil [30], et il n’a pasCtCconstate de variation de la PIC apresadministration de sufentanil a deschiens ayant une PIC normale ou artificiellement augment& [31]. Sur un modele de chien a PIC normale. le remifentanil semblememe baisserla PIC 1321.En generallesmorphiniquessemblentdone avoir peud’effet surle DSC et laCMR0:. Ceci aCtCconfirme avec le sufentanil chez le volontaire sainconscient,tant que la PaC02 restedans les limites de la normale [33. 341.

La plupart desetudessur leseffets desopiates semisynthetiquessur la PIC et l’hemodynamique cerebrale lors de neurochirurgie ne trouvent que des effets mineurset passagers135-411.Ainsi dansune etude (351, deseffets desopiates sur la pressiondu LCR mesuree au niveau lombaire, chez despatients ayant descraniotomiespour deslesionsexpansives,apt-esuneinduction par thiopental et entretien avec N?O, vecuronium et alfentanil (50 pg.kg ‘) sousventilation controlee, l’elevation de PIC n’etait quede 2 mmHg. Chez despatients ayant une craniotomie une Cquipe [37] a montre que 20 pg,kg’d’alfentanil n’avaient pasd’effet sur la pression de retraction cerebrale par rapport a l’isoflurane (0,5-l ,5 %). Le remifentanil a 0,5- 1 pg.kgm’.dosesrecommandeespour l’induction, au tours d’une anesthesie par isollurane et N:O. n’augmentc pasla PIC [42]. Lc fentanyl. l‘alfentanil et le remifentanil semblentpossedcrles memeeffets [42,43]. Cependant.destravaux ont montrc que certains opiates. commela phcnopcri-

et PIC

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dine [44], le fentanyl, le sufentanil et l’alfentanil, pouvaient augmenterla PIC de 53 a 100 % chez des patients atteints de lesions intracraniennesdiverses, incluant des traumatismes crsniens ou des tumeurs cerebrales,au tours de l’induction anesthesique[35], ou au tours de sedationen soinsintensifs[33,45]. Cette augmentationa CtCrapportee a celle du DSC. Cependant, chez le volontaire sain non stress&des dosesde 3 pg.kgm’de sufentanil ne modifient pas le DSC [46]. Seuleuneetudepar doppler transcranientend a montrer uneelevation de debit dansI’artere cerebralemoyenne avec de fortes dosesde sufentanil ou de fentanyl ; mais la PaCOz y etait imparfaitement controlee [47]. Plusieurselementspeuvent &treevoque pour expliquer ces rcsultats divergents des effets desmorphiniquessur la PIC. Dans la majorite desetudesmontrant une Clevation de PIC, on observe une chute importante de pression arterielle systemiquesuivant l’injection du morphinique [33, 451, du fait d’une vasodilatation cerebrale,et done d’une elevation de la PIC [48]. Lorsque la pression arterielle est correctement controlee, aucuneelevation de PIC ou augmentationde velocite n’est observeeapresinjection d’alfentanil ou de sufentanil [39, 401. Dans une etude recente, les auteurs,en maintenantl’etat hemodynamiqueavec de la phenylephrinependantI’administration desufentanil, n’ont observed’elevation de PIC quechez 12 patientsavec une baissede la pressionarterielle moyenne. Les auteurs ont postule que si I’autoregulation est intacte, une diminution de la pressionarterielle aboutit a une vasodilatation qui augmentele volume sanguinet done1aPIC. Cependant,dans cette etude les modifications de PIC surviennent en absenced’une elevation de la velocite dans I’artere cerebrale moyenne, done en absence d’elevation de DSC [49]. D’autres auteurs [41, 421 n’ont pastrouve de relation entre chute de la pression arterielle et elevation de la PIC. On peut supposer,soit que les variations en rapport avec l’autoregulation Ctaientfaiblesen regardde I’effet propre de I’opiace sur la PIC, soit que I’administration concomitanted’isoflurane emoussait suffisamment I’autoregulation pour faire disparaitre cette relation [50]. Le deuxieme &I& ment qui peut etre discute est que l’effet du sufentanil sur le DSC sembleetroitement lie au tonus vasculaire cerebralpreexistant. LesmCmedosesde sufentanil(1 O200 pg.kgm’)peuvent entrainer une elevation de 30 % du DSC chez deschiensuniquementcurariseset ventiI&, et une chute de DSC en casd’anesthesieassociee au NJ0 [Sl]. Ceci est tout a fait en accord avec des etudesrealiseeschez deschiensou desrats anesthesies par N:O, oh l’on observe une diminution dose-dependante de 30 h 53 % du DSC. avec des dosesde 5 B 16Oug.kg I [52]. Chcz des lapins anesthesies h

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l’halothane. une administration de 20 ug.kg’de sufentanil ne modifie pas le DSC [30]. L’effet du fentanyl, de I’alfentanil et du sufentanil semblent assez proches [43]. Cependant, dans un travail recent Ctudiant les effets de bolus equivalents de sufentanil (6 ug,kg’), de fentanyl (30 ug.kgm’) et d’alfentanil(300 ug.kg-‘) chez des chats, il n’y apas d’effet significatif en absence d’HIC. En revanche, lorsque celle-ci existe: la PIC s’eleve avec le sufentanil et I’alfentanil, davantage avec ce dernier, alors que la PAM reste stable, voire augmente avec l’alfentanil et que la PPC n’est alteree qu’avec le sufentanil [53]. HalogCnCs D’une manike g&r&ale ces agents sont des vasodilatateurs cerebraux. Les etudes animales ont montre que l’halothane diminue les resistances vasculaires cerebrales: augmente le DSC et abaisse legbrement la CMROz, avec pour consequence une augmentation du volume sanguin cerebral et done de la PK. L’ClCvation du DSC n’est pas uniquement dependante de la dose administree, mais aussi de l’lge du patient. L’augmentation du DSC avec l’halothane survient immediatement. d&s l’induction. Les etudes cliniques corroborent I’ensemble des donnees animales. Une augmentation significative du DSC survient meme a 0,6 MAC d’halothane. Elle se prolonge m&me apres diminution des concentrations. En revanche, I’isoflurane ne modifie pas le DSC pour des concentrations comprises entre 1 et 15 MAC [54]. Le desflurane semble avoir les meme effets cerebrovasculaires que l’isoflurane [55]. Aux concentrations de 2 et de 3,5 7~~l’enflurane augmente le DSC respectivement de 15 et de 32 % [56], ce qui a MAC equivalentes est plus important qu’avec I’isoflurane, mais moindre qu’avec I’halothane. Les etudes initiales ont montre que le sevoflurane se comportait exactement comme l’isoflurane [57]. Sous 1 MAC de desflurane en oxygene pur, la pression du LCR au niveau lombaire double, en depit d’une hyperventilation [58]. Ceci ne survient pas avec 0,5 MAC de desflurane avec 50 % de protoxyde d’azote [58]. Avec de fortes concentrations d’isoflurane ou de stvoflurane, le DSC peut etre maintenu, malgre la baisse de metabolisme, en raison d’une diminution signiticative de la pression arterielle moyenne [59]. A fortes concentrations, les halogen& entrainent une perte de I’autoregulation. Les halogenes dilatent les vaisseaux cerebraux par une action directe, tendant ainsi a augmenter le DSC. Pour certains, l’action vasodilatatrice de I’halothane fait intervenir le NO, alors que pour d’autres il n’en depend pas [60], Par ailleurs, les halogenes diminuent

la CMR02 et ainsi le DSC par un effet indirect. L’effet final decoule de l’etat d’equilibre entre ces deux actions opposees. La baisse de metabolisme est toujours plus importante avec I’isoflurane. Ceci explique probablement la difference entre les effets de ces deux agents sur le DSC [61]. Chez le rat, le sevoflurane augmente de manibre dose-dependante le diametre des vaisseaux c&Cbraux et accroit le DSC [62]. Cependant, il semble moins vasodilatateur que I’isoflurane [63]. Protoxyde d’azote Le NzO augmente la CMROl[64] et un effet vasodilatateur cerebral chez I’animal [65,66] et chez le volontaire sain [67]. 11n’est done pas surprenant que ce gaz augmente la PIC en cas de compliance cerebrale diminuee [68]. L’impact du NlO sur la pression du LCR de patients ayant une tumeur cerebrale est plus important que celui de I’isoflurane a concentrations Cquipotentielles [69]. Curares La D-tubocurarine peut augmenter la PIC, du fait de la baisse de pression arterielle secondaire a ses effets ganglioplegiques [70]. L’atracurium, par I’histaminoliberation qu’il peut provoquer est potentiellement hypotenseur. Neanmoins, ses effets sur la PIC sont extremement modestes, aussi bien chez l’homme que I’animal [7 1,721. Les autres curares non depolarisants, pancuronium, vecuronium et rocuronium [73] n’ont pas d’effet sur la PIC. 11faut aussi noter que ces molecules, par le rellchement musculaire qu’elles produisent? la suppression de la toux et d’une Cventuelle lutte contre le respirateur, ont des effets indirects b&Cliques sur la PK. L’injection de suxamethonium s’accompagne d’une augmentation fugace de la PIC pendant 4 a 6 minutes, expliquee par celle transitoire du DSC lors des fasciculations et par une gene au retour veineux due a I’ClCvation de la pression intrathoracique [74]. Anesthksiques

locaux

Des etudes deja anciennes ont montre que la lidocai’ne a dose non epileptogene (3 mg,kg-‘) diminue de 10 % la CMROz aprbs 2 a 3 minutes pendant 5 minutes, sans modification du DSC [3]. La lidocai’ne possede par ailleurs des proprietes protectrices cerebrales en assurant un DSC plus &levC au niveau des regions proches des zones d’infarcissement et done en limitant l’augmentation de PIC. L’administration IV de lidocai’ne (1,5 mg.kg-‘)

Agents

anesthisiqueset PIC

inhibe les reponses hemodynamiques d’origine centrale a un stimulus nociceptif (intubation tracheale, incision, suture du cuir chevelu, aspiration endotracheale) [75]. RkACTIVITti

AU CO2

Les agents anesthesiques preservent generalement la reponse cerebrovasculaire au COz. Ceci a Cte demontre pour le thiopental, le propofol [55,76-781, l’etomidate, la k&amine et les agents par inhalation en absence d’HIC [79]. Chez l’animal, des perturbations de la reactivite au COZ ont &tC d&rites au tours d’anesthesie par un halogene en cas de lesions expansives intracerebrales. Du fait de la baisse de DSC generalement observee avec les agents IV, la reactivite au CO: calculee par la pente de regression du debit de CO? est inferieure avec ces agents. La pente moyenne est d’environ 15 mL.min- ‘. 1OOg-’ par mmHg de modification de la PaCO:. Cette valeur est legerement abaissee avec le thiopental et maintenue avec l’isoflurane et le desflurane. Le maximum de vasoconstriction survient pour une PaCO: de 25 mmHg. A ce degre d’hyperventilation, le DSC est identique quel que soit l’agent anesthesique utilise. FORMATION DU LIQUIDE ChPHALORACHIDIEN ET SA RkABSORPTION Les agents anesthesiques peuvent modifier le taux de production et de reabsorption du LCR conduisant a une modification du volume de celui-ci et done de la PIC [80]. Par rapport au volume cerebral ces modifications sont relativement faibles et n’ont de reelles repercussions cliniques qu’au bout de plusieurs heures d’anesthesie. Parmi les anesthesiques IV settle la k&amine diminue la reabsorption du LCR, les autres ont peu d’effets sur la production et la reabsorption. Parmi les agents par inhalation! l’enflurane possede les effets les moins favorables, avec augmentation de la production de LCR et diminution de sa reabsorption. L’isoflurane a les effets les plus favorables, avec un taux de production inchange et une augmentation de la reabsorption. Le protoxyde d’azote n’a aucun effet sur ces parametres. Les effets du desflurane et du sevoflurane ne sont pas encore connus. Le sufentanil peut aussi diminuer la reabsorption du LCR et augmenterait ainsi la PIC [S 11. Mais ce phenomene est relativement lent et difticilement envisageable dans les etudes sur les effets des morphiniques.

449 EFFETS

CONVULSIVANTS

Les crises convulsives augmentent la CMROz et la PIC. Certains anesthesiques pourraient agir sur la PIC par leur potentiel Cpileptogene. Aussi bien chez les Cpileptiques que chez les sujets normaux, une activite Cpileptique clinique et Clectrique a CtC observee avec l’enflurane. A des concentrations Clevees, de l’ordre de 2 h 3 MAC, cet agent provoque une activite Clectrique de type pointe-onde avec des periodes de silence Clectrique. La survenue de cette activitt epileptique est majoree par l’hypocapnie [X2]. L’halothane et l’isoflurane sont de puissants anticonvulsivants. Le desflurane semble avoir les mCmes effets que l’isoflurane [83]. Chez le volontaire sain le s&oflurane provoque l’apparition de signes Clectriques particuliers, mais aucune donnee actuelle n’est en faveur d’un effet convulsivant de ce produit [84]. Le propofol peut Etre responsable a l’induction de mouvements, de clonies. de tremulations et de hoquets, toutefois cette activite ne semblant pas Cpileptiforme, il peut &tre conside% comme un anticonvulsivant [85]. Les morphiniques comme le fentanyl, le sufentanil et l’alfentanil a forte dose peuvent entrainer des convulsions, augmenter la CMRO: et concourir a une elevation de la PIC en cas d’HIC preexistante [86, 871. La rigidite musculaire lors de l’induction par ces produits n’a pas de relation, quoique pouvant aussi &tre a l’origine d’une elevation de la PIC. CONCLUSION Dans l’ensemble, les anesthesiques IV abaissent la PIC. les anesthesiques par inhalation ont tendance a l’elever, les morphiniques ont peu d’effet, a condition d’eviter les baisses de pression arterielle lors de leur administration. D’une maniere pen&ale, la qualite de l’anesthesie (profondeur, analgesic, maintien d’une hemodynamique correcte) semble plus importante que l’effet propre et isole de chaque agent. RkFfiRENCES I Von Knobelsdorff G, Hiromitsu K, Werner C, Kochs E. Schulte am Esch J. The effects of surgical stimulation on intracranial hemodynamics. J Neurosurg Anesrh 1996;8:9-14 2 Michenfelder JD. The interdependency of cerebral functional and metabolic effects follow,ing massive doses of thiopental in the dog. Anesrlxs~olo~~ 1974;41:2?1-6 3 Bedford RF, Persing JA, Pobereskin L. Butler A. Ltdocaine or thiopental for rapid control of intracranial hypertension’? AWYI/I h&

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