Ausbreitung hyperbarer Lokalanästhetika im Spinalkanalmodell

Zusammenfassung

Hintergrund

Der Einfluss von Kopftieflagen und interindividuell variierender Wirbelsäulenkonfigurationen auf die Ausbreitung hyperbarer Lokalanästhetika wurde in 2 Spinalkanalmodellen untersucht.

Material und Methode

In beiden Modellen wurde ein Subarachnoidalraum mit Medulla spinalis, Filum terminale und Liquor simuliert. Modell I war gerade geformt; Lendenlordose und Brustkyphose blieben in der Rekonstruktion unberücksichtigt. Es diente der Evaluation der Ausbreitungsdynamiken von 0,5%igem hyperbarem Bupivacain und 4%igem hyperbarem Mepivacain in Rückenlage (0°) sowie 5°- und 10°-Kopftieflage. In Modell II wurden durchschnittliche Wirbelsäulenkrümmungen nachgebildet, und das „intrathekale“ Verteilungsverhalten von Bupivacain in 0°-, 5°-, 10°- und 15°-Kopftieflage wurde erfasst. Dabei wurden Konzentrationsgradienten innerhalb des Modells mithilfe der digitalen Bildbearbeitung bestimmt. Die Datensätze beider Modelle wurden zur Klärung des Einflusses der Lordosesteilheit verglichen.

Ergebnisse

Modell I: Nur bei 5°-Kopftieflage fanden sich signifikante Unterschiede in den Ausbreitungshöhen beider Lokalanästhetika. Modell II: Erst ab 15°-Kopftieflage kam es zum Übertritt sakraler Lokalanästhetikumanteile bis in thorakale Bereiche. Mit zunehmendem Grad der Kopftieflage war das Lokalanästhetikum auch in ventralen Anteilen des Spinalkanalquerschnitts nachweisbar.

Schlussfolgerung

In horizontaler Lage sind Diffusionsvorgänge für die Ausbreitung hyperbarer Lokalanästhetika maßgeblich. Der Einfluss des spezifischen Gewichts überwiegt nur bei 5°-Kopftieflage; bei 10°-Kopftieflage dominieren Gravitationskräfte über Dichteunterschiede. Die Mobilisation sakraler Lokalanästhetikumanteile setzt eine Kopftieflage von mindestens 15° voraus. Aus der Gegenüberstellung beider Modellversuche ließ sich ableiten, dass die Ausbreitungshöhe nicht durch die mit der Steilheit der Lordose zunehmende Fließgeschwindigkeit, sondern durch die initial bidirektionale Verteilung bestimmt wird.

Abstract

Background

The influence of Trendelenburg positions and variations in spinal canal configuration on the spread of hyperbaric spinal anesthetics was examined in two models of the subarachnoid space.

Methods

Both models included simulations of the spinal cord, filum terminale and cerebrospinal fluid. Model I had a straight shape, thus omitting replications of lumbar lordosis and thoracic kyphosis. It allowed the evaluation of fluid dynamics and the spread of 0.5% hyperbaric bupivacaine and 4% hyperbaric mepivacaine in 0° (supine position), 5° and 10° head-down tilt positions. Model II included reconstructions of average adult spinal curvatures for closer analysis of the intrathecal spread of 0.5% hyperbaric bupivacaine in 0°, 5°, 10° and 15° head-down tilt positions. Concentration gradients within the artificial cerebrospinal fluid were calculated using a digital image processing technique. Data from both model investigations were compared to elaborate the effect of varying lumbar lordosis angles.

Results

Model I: Only the 5° head-down tilt caused a significant difference in maximum spread of both local anesthetics. Model II: A 15° head-down tilt resulted in the local anesthetic solution spilling over lumbar lordosis and effusing into the thoracic areas. With increasing degree of head-down tilt, the local anesthetic solution was also detectable in ventral parts of the spinal canal cross-section

Conclusions

Diffusion processes represent the decisive factor for distribution patterns of hyperbaric anesthetics in the supine position. Only the 5° head-down tilt demonstrated an influence of specific gravity. When tilted 10° head-down gravitation prevailed over differences in density. A 15° head-down tilt is a precondition for the mobilization of sacrally pooled local anesthetic. Data comparison of both model investigations showed that the extent of spread depends more on initial bidirectional distribution of the local anesthetic than on increasing flow rate due to the slope of lumbar lordosis.