흡입성 마취제, 흡입성 진정제 (volatile sedative & analgesic agent)

이번 시간에는 inhalation anesthetic(sevoflurane, desflurane, isoflurane)에 대해 알아보도록 하자!

 

마취제 vs 진통제 vs 진정제 그 의미는 어떻게 나누는 것인가? → dose dependent

점차적으로 높은 용량에 따라 높은 진정 및 마취 수준을 제공한다.

 

Uptodate

https://sedationcertification.com/administration-moderate-deep-sedation-legal-ethical-issues-non-anesthetist-rns/

전신마취란? 

다음 표에 있는 상태를 포함하는 가역적인 상태를 의미함.

Hypnosis	Amnesia	Analgesia	Akinesia	Autonomic and sensory block
지각 상실	기억 상실	통증 완화	부동	불필요한 반사작용 억제

일반적으로 IV sedative&analgesic agent의 경우 5가지를 모두 만족하는 성분은 없다. (ex. propofol ; analgesia effect X)

하지만 흡입마취제의 경우 임상적인 농도 내에서 이 모두를 제공한다는 점에서 완전한 마취제라고 생각된다.

 

MAC & MAC-awake

minimum alveolar concentration, 흡입 마취제의 potency 비교를 위해 사용되는 지표

MAC level	Effect
0.3 MAC	MAC-awake, 이 값보다 낮은 MAC값에서 환자의 의식 회복
1 MAC	50% 환자에서 수술시 움직임을 예방하기 위해 필요한 마취제의 End-tidal concentration
1.5 MAC	90% 환자에서 수술시 움직임을 예방하기 위해 필요한 값
2.0 MAC	50% 환자에서 수술시  autonomic respoense를 차단하는데 필요한 값

<각 흡입제마다 1 MAC 값>

성분명	Minimum alveolar concentration(MAC) 값 (1 MAC)*
Nitrous oxide	104**
Desflurane	6.6
Sevoflurane	1.8
Isoflurane	1.17
Halothane	0.75

*These MAC values are for a 40-year-old person

 

약물 상호작용

1) 서로 다른 흡입 마취제 : anesthetic effect은 additive

 ex. 0.5 MAC nitrous oxide + 0.5 MAC isoflurane = 1.0 MAC

2) IV anestheic, sedative, alagesic : 감량 추천

3) 서로 다른 class 약물 병용시 주로 시너지 효과(synergistic effect)를 기대해볼 수 있음

GABA A receptor	Opioid receptor
Volatile inhalation agents, Propofol, Etomidate, Benzodiazepine	opioid

다양한 요인으로 MAC의 증가/감소에 영향을 끼침

Factors that increase MAC	Factors that decrease MAC
Chronic alcohol use Infancy (highest MAC at 6 months) ; 용량이 작아 쉽게 포화됨 Hypernatremia Hyperthermia Amphetamines Cocaine Ephedrine	Acute alcohol use Older age Hyponatremia Hypothermia Anemia (Hgb <5 g/dL) Hypercarbia Hypoxia Metabolic acidosis Pregnancy Opioids Benzodiazepines Propofol Alpha2 agonists Intravenous lidocaine

 

Respiratory effects

1) Airway reflexes

자극성 정도 (laryngospasm, bronchospasm)

desflurane > isoflurane > halothane > sevoflurane > N2O

특히, 고농도의 (1.5 MAC 이상)에서 Desflurane은 ariway irritation을 유발

2) Bronchial effects 

bronchodilatory property를 가짐(airway reponsiveness 감소) ; Sevoflurane이 가장 그 성질이 뚜렷

하지만 이 효과는 concentration depent 함을 기억하자 이를 이용해 심한 천식환자의 치료제로 사용될 수 있음

낮은 농도에서는 근육 이완 효과를 나타내지만, 고농도(>1.5 MAC)에서는 기도 내성을 증가시킬 수 있다.

 

Cardiovascular effects

	Nitrous oxide	Halothane	Isoflurane	Sevoflurane	Desflurane
Blood pressure effect	Negligible	Dose-dependent hypotension	Dose-dependent hypotension	Dose-dependent hypotension	Dose-dependent hypotension
Vascular effect	Negligible	Negligible	Vasodilation	Vasodilation	Initial vasoconstriction, later vasodilation
Inotropic effect	Negligible	Negative	Slightly negative	Slightly negative	Initial positive, later negative
Chronotropic effect	Negligible	Bradycardia	Tachycardia	Tachycardia > 1 MAC	Tachycardia

Desflurane, Isoflurane, Sevofluran은 일차적으로 혈관 확장 효과를 가짐

  → 전신 혈관 저항을 감소 (상대적으로 cardiac inotropy에는 덜 영향을 끼침)

Desflurane, Isoflurane, Sevofluran은 빈맥 유발 가능

특히 Desflurane의 경우, 고농도 혹은 갑자기 높아지는 농도에서 sympathomimetic property를 가지므로 빈맥과 고혈압을 유발 가능

각 약물들의 vascular, inotropic, chronotropic effect의 potency는 다르지만, stage IV anesthetic depth(significantly > 1.0 MAC) 일 때, cardiovascular collapse 유발(due to progressive vasodilation, bradycardia, and negative inotropy)

 

Effects on cerebral physiology 

<The effects of anesthetic agents on cerebral physiology>

Anesthetic agents	CMRO2 cerebral metabolic rate of oxygen	CBF cerebral blood flow	ICP intracranial pressure.	Cerebral autoregulation
Nitrous oxide	↑↑	↑↑↑	↑↑	No change
Sevoflurane	↓	↑↑	↑	No change
Isoflurane	↓↓	↑	↑	No change
Desflurane	↓	↑↑↑	↑↑	No change
Propofol, thiopental, and etomidate	↓↓↓	↓↓↓	↓↓	No change
Benzodiazepines	↓	↓↓	↓	No change
Ketamine	↑↑	Unknown	Unknown	No change
Dexmedetomidine	↓↓	↓	No change	↓
Opioids	↑	↓↓	↓	No change

 

Desflurane, Isoflurane, Sevofluran은 모두 dose-dependent cerebral vasodilator

< 1MAC : CBF의 중등도 감소, CO2반응성은 유지

> 1MAC : CBF 증가

 

기타

1) Postoperative nausea and vomiting

모든 흡입성 마취제는 IV 마취제와 비교하여 PONV의 위험 증가와 관련

특히 N2O의 경우, 다른 흡입 마취제에 비해 다소 높은 발병률과 관련 있지만, 적절한 항구토제 예방 조치로 완화됨

2) Malignant hyperthermia

모든 흡입성 마취제는 malignant hyperthermia risk를 가지고 있음

 

3) 부작용

	Nitrous oxide	Isoflurane	Sevoflurane	Desflurane
Notes	Nausea/emesis	Nausea/emesis; potentially significant tachycardia	Nausea/emesis; inhalational induction	Nausea/emesis; airway irritation; initial sympathomimetic

 

정리: 흡입성 마취제 특징

Generic name	Nitrous oxide	Halothane	Isoflurane	Sevoflurane	Desflurane
Brand name	N/A	국내 X	아이프란액 에어레인액	세보레인흡입액 세보프란흡입액	슈프레인액
Chemical formula	N2O	C2HBrClF3	C3H2ClF5O	C4H3F7O	C3H2F6O
Odor	Slightly sweet	Sweet	Sweet	Sweet	Sweet
Color	Colorless	Colorless	Colorless	Colorless	Colorless
Pungency(자극성)	None	Moderate	High	Low	Very high
Solubility: blood:gas partition coefficient	Very low: 0.46	Very high: 2.40	Moderately high: 1.40	Low: 0.65	Very low: 0.45
Redistribution: brain:blood partition coefficient	1.1	1.9	1.6	1.7	1.3
Potency: oil:gas partition coefficient	Very low: 1.4	Very high: 224.0	High: 97.0	Moderately high: 42.0	Low: 18.7
MAC = ED50 for response to surgery	105.0%	0.8%	1.2%	2.0%	6.0%
MAC-awake/ MAC-aware = ED50 for response to voice/touch	68.0%	0.4%	0.5%	0.6%	2.5%
How supplied	Pressurized bottled gas	Bottled liquid	Bottled liquid	Bottled liquid	Bottled liquid
How delivered	Flowmeter	Vaporizer	Vaporizer	Vaporizer	Electric heated vaporizer
Fire risk	Supports combustion	Non-flammable	Non-flammable	Non-flammable	Non-flammable

 

 

reference : 

(1) Uptodate