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Fukushima
HOSPITALISATION A DOMICILE / TAYSIR ASSISTA
Techniques et agents anesthésiques en neurochirurgie
L’effet des agents anesthésiques sur le cerveau dépend de plusieurs facteurs indépendants : l’effet propre de l’agent sur les vaisseaux cérébraux, l’effet indirect sur le DSC lié à la diminution du métabolisme cérébral et au couplage débit/métabolisme, l’état clinique du patient et le retentissement de la pathologie sur le fonctionnement cérébral. Ceci explique, notamment pour les agents par inhalation, que l’effet sur le cerveau dépende de la concentration utilisée et ne soit pas comparable à 0,5 CAM, 1 CAM ou 2 CAM (concentration alvéolaire minimale).
De plus l’effet sur le DSC n’est pas superposable à l’effet sur le VSC, ce qui permet de comprendre des résultats, apparemment contradictoires, en termes de modification de DSC et de PIC. Il n’existe donc pas un effet univoque d’une classe d’agent sur la circulation cérébrale mais des effets dont la résultante dépend de l’agent et des conditions d’utilisation. Les rares études comparant les résultats cliniques selon le type d’anesthésie utilisée n’ont pas montré de différence. Ceci ne veut certainement pas dire que toutes les techniques sont équivalentes car la sélection des patients excluait, pour des raisons éthiques, tous les patients chez lesquels il pouvait exister un avantage clair d’une technique. [24] De plus, des objectifs très précis en termes de PPC, de PaCO2, de maintien d’un état hémodynamique stable devaient être respectés. Il est évident que le respect de ces objectifs est plus important que le choix de l’agent anesthésique per se mais, dans la pratique courante, les accidents sont souvent la résultante de plusieurs erreurs dans lesquelles le choix de la technique joue également un rôle.
Agents volatils
Actuellement, trois agents halogénés sont utilisés en neurochirurgie : l’isoflurane, le sévoflurane et le desflurane. Ces agents halogénés ont des effets sur le DSC, le VSC et la PIC qui ne sont pas superposables (Fig. 4,5), liés à un effet vasodilatateur propre variable selon les agents. L’isoflurane, le sévoflurane et le desflurane diminuent la CMRO2 et préservent le couplage débit/ métabolisme jusqu’à 1 CAM, ce qui provoque une diminution du DSC. Ces trois agents provoquent un EEG plat autour d’une concentration égale à 2 CAM, niveau où la diminution de la CMRO2 est maximale. Cette diminution est comparable à celle obtenue avec les anesthésiques intraveineux.
Mais la diminution de la CMRO2 n’est pas linéaire par rapport à l’augmentation de la concentration des anesthésiques volatils.
La première phase est une diminution importante de la CMRO2 survenant lors de la perte de conscience, c’est-à-dire autour de 0,5 CAM. [8] La diminution de la CMRO2 est ensuite beaucoup plus lente jusqu’à 2 CAM. L’effet sur le DSC est donc la résultante de deux actions : effet vasodilatateur direct et effet sur la CMRO2. À faible concentration (0,5 – 1 CAM) l’effet prédominant est la diminution du DSC, l’effet vasodilatateur propre étant très modéré. Jusqu’à une concentration de 1 CAM, le DSC sous halogéné est donc diminué par rapport à sa valeur à l’état éveillé. [10, 11, 25, 26] Malgré une diminution du DSC à ces basses concentrations, le sévoflurane ne modifie pas le VSC. [10]
Au-delà de 1 CAM c’est l’effet vasodilatateur des halogénés qui prédomine. Si on ne considère que l’effet vasodilatateur propre des halogénés, ce qui n’est pertinent qu’au-delà de 1 CAM, le sévoflurane est le moins vasodilatateur et le desflurane le plus vasodilatateur. [27, 28]
L’effet vasodilatateur cérébral moins prononcé du sévoflurane permet de comprendre que, à une concentration de 1,5 CAM, le sévoflurane respecte mieux l’autorégulation que l’isoflurane. À l’inverse, le desflurane à 1,5 CAM perturbe fortement l’autorégulation. [29] Cet effet dépendant de la concentration explique que, jusqu’à 1 CAM, la PIC et la PPC chez des patients opérés d’une tumeur cérébrale soient comparables sous isoflurane et desflurane. [30]
Pour un cerveau normal et des concentrations d’agents volatils inférieures à 1 CAM, la réactivité au CO2 et l’autorégulation sont conservées quel que soit l’agent, ce qui permet de contrôler la vasomotricité cérébrale en faisant varier la capnie vers une hypocapnie modérée. En revanche, en présence d’une pathologie cérébrale et/ou si on utilise des CAM élevées, la réactivité au CO2 et l’autorégulation peuvent être diminuées, voire abolies. [29] Chez un patient qui a perdu ses capacités d’autorégulation (traumatisme crânien, HSA grave), seul l’effet propre vasodilatateur de l’halogéné joue un rôle. Dans ces conditions, il faut soit utiliser l’agent le moins vasodilatateur (sévoflurane) soit un agent vasoconstricteur (agent intraveineux).
| Mise en garde La priorité est de préserver les cellules cérébrales d’une lésion « secondaire » (ou ACSOS pour agression cérébrale secondaire d’origine systémique) toujours possible en présence d’hypoxémie, d’hypercapnie, d’anémie et d’instabilité cardiovasculaire. Le maintien d’une PPC adéquate (60 à 100 mmHg) est de première importance pour éviter toute ischémie cérébrale.
La technique anesthésique ne devrait interférer ni avec l’autorégulation cérébrale ni avec la réponse au CO2. Le réveil doit être rapide et prévisible, si possible en salle d’opération, afin de permettre une évaluation neurologique précoce et d’utiliser l’observation de l’état de conscience comme moyen de surveillance neurologique postopératoire.
La stratégie anesthésique doit par ailleurs chercher à abaisser le volume et la tension cérébrale (détente cérébrale) en contrôlant la CMRO2, le DSC, l’osmolalité plasmatique et la dynamique du LCS, dans le but de : - diminuer la pression sous les écarteurs, - favoriser l’identification des structures cérébrales et leur dissection, - amortir les à-coups tensionnels, - favoriser la mise en place du volet osseux en fin d’intervention.
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Protoxyde d’azote
L’emploi du protoxyde d’azote en neurochirurgie est très discuté. Administré avec de l’oxygène, il n’a pas d’effet sur la Vf et la Ra, et peu d’effet sur le VSC.
Cependant, il est vasodilatateur cérébral et, lorsqu’il est associé à un agent halogéné, son effet vasodilatateur s’ajoute à celui de ce dernier. [31] Il annule la diminution du DSC observée avec le sévoflurane à une concentration de 1,5 %. [10]
En revanche, son effet vasodilatateur est moindre lorsqu’il est associé au propofol [10] (Fig. 5). Il est également démontré qu’il augmente la CMRO2, la CMRgl et le DSC. La décision quant à son utilisation doit être laissée à l’expérience de l’anesthésiste. Son utilisation est certainement à éviter chez les patients ayant une HTIC sévère, notamment dans le cadre de l’urgence. Il ne devrait également pas être utilisé pour les réinterventions précoces car il a été montré qu’une pneumencéphalie pouvait persister 15 jours après la chirurgie.
L’augmentation du volume de l’air intracrânien liée au protoxyde d’azote comporte clairement un risque. Enfin, il ne devrait pas être utilisé chez un patient en position assise (cf. infra).
Morphinomimétiques
Les opiacés, notamment le sufentanil, l’alfentanil, la morphine et le rémifentanil augmentent la PIC de manière modérée. [32-35] La cause principale de cette augmentation de la PIC est une vasodilatation cérébrale réflexe en réponse à une baisse de la PAM, et donc de la PPC. [32, 33, 36]
Ce mécanisme démontre la variabilité des effets des médicaments à effets centraux en fonction de l’environnement intra- et extracrânien et l’importance de maintenir une normovolémie et une stabilité hémodynamique pour maintenir une PIC stable. Cependant il existe également un effet propre vasodilatateur des morphiniques sur les vaisseaux cérébraux. [33] Ces effets vasodilatateurs sont modestes et surviennent surtout lors de l’injection en bolus de doses élevées. Une titration ou l’administration à débit continu permet de l’éviter. Les opiacés ne réduisent généralement que peu la CMRO2 et n’affectent pas le couplage débit/ métabolisme, l’autorégulation ni la réactivité des vaisseaux cérébraux au CO2. Le rémifentanil a fait l’objet de nombreuses études récentes. Ses effets sur la PIC sont comparables à ceux des autres agents et plusieurs études ont validé son utilisation en neuroanesthésie. [37] La comparaison entre le rémifentanil, lefentanyl et l’alfentanil ne montre pas de différence sur le comportement hémodynamique peropératoire mais le réveil et l’extubation sont toujours plus rapides sous rémifentanil. [38] La dose optimale peropératoire se situe autour de 0,125 μg kg–1 min–1.
Les morphiniques n’ont pas d’effets sur la Vf ou la Ra.
Agents anesthésiques intraveineux
À l’exception de la kétamine, tous les agents anesthésiques intraveineux (les barbituriques, l’étomidate, les benzodiazépines, le propofol) ainsi que la lidocaïne, diminuent la CMRO2, le DSC, le VSC et la PIC de manière dose-dépendante (Fig. 4,5).
Leur effet principal est lié à la diminution de la CMRO2 et, par conséquent, du DSC, par effet de couplage. Il existe donc sous propofol une diminution parallèle de l’activité électroencéphalographique évaluée par la mesure de l’index bispectral et du métabolisme cérébral. [11] Ils diminuent donc le DSC, le VSC et la PIC, alors que le couplage débit/métabolisme, l’autorégulation et la réactivité des vaisseaux au CO2 sont conservés, y compris à des doses élevées. [39, 40] Ces données obtenues chez des patients ayant un cerveau sain ne sont pas obligatoirement transposables à la pathologie.
Une étude réalisée chez des traumatisés crâniens a montré que l’autorégulation est préservée pour des concentrations faibles de propofol (2,3 ± 0,4 μg ml–1) mais altérée à des concentrations plus élevées (4,3 ± 0,4 μg ml–1). [41] Pour une concentration de propofol de 3,5 μg ml–1, la diminution du DSC est d’environ 40 % et celle du VSC de 15 %. [10] La réduction de la CMRO2 est obtenue via une diminution de l’activité électrique, mais non de l’activité basale métabolique ; par conséquent, il y a un effet plafond de la réduction de la CMRO2 lorsque l’EEG devient plat. Les agents intraveineux ne sont donc pas des poisons cellulaires cérébraux, mais plutôt des « paralysants » du cerveau.
Cette observation est confirmée au cours des intoxications massives par les barbituriques où l’on assiste à des réveils progressifs, à la seule condition que les fonctions cardiorespiratoires soient maintenues.
Contrairement aux anesthésiques volatils, le propofol peut supprimer les effets cérébrostimulateurs et vasodilatateurs du N2O. [10, 42] L’effet propre du propofol sur les vaisseaux cérébraux est considéré comme neutre ou légèrement vasoconstricteur. [43, 44] Il semble donc que l’effet du propofol soit lié à la préservation du couplage débit/ métabolisme. Cependant, l’effet vasoconstricteur du propofol (baisse du DSC de 51 % pour une baisse de la CMRO2 de 30 % en burst suppression) pourrait être un inconvénient dans les situations à risque d’ischémie cérébrale. Plusieurs études montrent un pourcentage élevé de désaturation du sang veineux cérébral (SjO2 < 50 % voire SjO2 < 40 %) sous propofol dans la chirurgie tumorale. [45, 46] La diminution du DSC et la SjO2 basse observées sous propofol peuvent faire craindre une moins bonne tolérance à l’ischémie peropératoire. Il n’y a pas de donnée clinique permettant d’aller dans ce sens mais lors du clampage vasculaire cérébral dans la chirurgie anévrismale, la pression partielle en oxygène en aval de l’occlusion est plus élevée sous desflurane que sous thiopental. [47] Ceci est très probablement lié à l’effet vasodilatateur cérébral des agents halogénés et on peut imaginer que la perfusion de propofol ou de thiopental à fortes doses dans cette situation clinique augmenterait le risque ischémique, ce qui ne serait pas le cas en poursuivant une anesthésie par un agent halogéné. [48] De manière générale, l’idée que la diminution du métabolisme cérébral protège le cerveau vis-à-vis de l’ischémie est certainement trop simpliste. [49, 24] Une seule étude a démontré que la diminution du métabolisme pouvait avoir un effet protecteur et cet effet était très modeste puisque la fenêtre de protection était de 1,5 minute. [50]
La dynamique du LCS a été étudiée sous thiopental, étomidate et midazolam. [51] La Vf est diminuée par les trois agents ; en revanche la Ra est augmentée par le thiopental à petites doses et par le midazolam quel que soit son dosage. Avec l’étomidate, la Ra reste inchangée.
L’effet vasoconstricteur dans les territoires sains qui ont conservé leur autorégulation pourrait provoquer une redistribution du DSC vers les territoires pathologiques au sein desquels l’autorégulation est déficiente ou abolie. Ces territoires pathologiques peuvent être tout aussi bien les zones entourant les tumeurs ou les anévrismes rompus que les zones d’appui des écarteurs. Cet effet de redistribution, dénommé par les Anglo- Saxons Robin Hood effect, a été évoqué pour les agents intraveineux mais également pour l’hypocapnie. L’inverse a de même été évalué par Lassen : lorsqu’un vasodilatateur cérébral (par exemple un halogéné ou du CO2) est administré à un patient à risque, la vasodilatation des seules zones saines peut entraîner vers elles une partie du débit régional au détriment du territoire pathologique vasoparalysé (effet de vol, ou steal). [52] Cet effet reste purement théorique et n’a pas pu être démontré en clinique.
Le thiopental sodique reste l’agent d’induction de référence à la dose de 3 à 6 mg kg–1. Il n’est cependant pas utilisé comme agent d’entretien, car il entraîne des réveils trop retardés.
L’association dropéridol-fentanyl (neuroleptanalgésie) est de moins en moins utilisée car elle ne diminue que très peu la CMRO2 et induit des réveils retardés avec dépression respiratoire.
En revanche, elle assure une très bonne stabilité hémodynamique.
L’étomidate (0,2 à 0,3 mg kg–1 à l’induction) est un agent nettement moins dépresseur du système cardiovasculaire que le thiopental ou le propofol.
La stabilité hémodynamique qu’il procure est donc précieuse chez le polytraumatisé. Administré à dose élevée, il permet de limiter l’augmentation de la PIC contemporaine de la laryngoscopie tout en maintenant une pression artérielle stable. [53] Il provoque fréquemment des mouvements myocloniques non épileptiques, voire de vraies crises d’épilepsie. Son utilisation doit donc être soigneusement pesée. Par ailleurs l’étomidate inhibe la synthèse des 17-OH stéroïdes par la corticosurrénale, [54] ce qui n’a cependant une implication qu’en utilisation prolongée. Quant aux benzodiazépines, le midazolam a supplanté le diazépam dont la demi-vie est supérieure à 24 h. D’utilisation facile, ses effets sont bien dosables (0,2 à 0,5 mg kg–1 h–1 pour l’entretien). Mais sa demivie d’élimination (entre 2 et 4 h) est encore élevée ce qui en contre-indique l’utilisation comme agent de maintien si l’on désire un réveil rapide. [55]
Utilisation des antagonistes
L’administration de naloxone permet d’accélérer l’extubation lorsque des doses importantes de morphiniques ont été utilisées.
Dans une étude, 7 des 31 patients qui avaient reçu du fentanyl (34 μg kg–1 en moyenne) ont reçu de la naloxone. [56] La naloxone isolément n’a pas d’effet sur le DSC ou la CMRO2. Mais cet agent utilisé après administration d’un morphinique peut provoquer une stimulation sympathique intense [57] ou un réveil explosif non souhaitable en neurochirurgie. Une hypertension artérielle sévère voire un oedème pulmonaire ont été décrits après naloxone. [58] Le risque d’hémorragie cérébrale survenant sur une poussée hypertensive justifie d’éviter l’utilisation de cet antagoniste.
Le flumazénil est un antagoniste compétitif des benzodiazépines.
Il pourrait être indiqué chez les patients prémédiqués avec une benzodiazépine ou ayant reçu du midazolam lors de l’induction de l’anesthésie. [55] Il s’administre après le pansement à raison de 5 à 10 μg kg–1. Le réveil est alors immédiat.
La demi-vie d’élimination du flumazénil étant de 28 minutes, celle du midazolam, de 2 à 4 heures, le seul moyen d’éviter le réendormissement est d’administrer le flumazénil en perfusion continue sur 4 heures, à raison de 5 à 10 μg kg–1 h–1. Le flumazénil n’a aucun effet par lui-même sur la CMRO2 ou le DSC. Une étude a montré l’absence de modification du DSC ou de la CMRO2 après l’administration de flumazénil chez des patients opérés d’une tumeur cérébrale. [59] Cependant, des études chez l’animal ont montré que le flumazénil injecté après administration de midazolam abolissait la diminution de la CMRO2 induite par cet agent et provoquait une augmentation importante du DSC et de la PIC. [60] De même chez des patients traumatisés crâniens, le flumazénil a provoqué une augmentation dangereuse de la PIC. [55] De plus, le flumazénil antagonise les effets antiépileptiques des benzodiazépines, ce qui n’est pas souhaitable après une chirurgie sus-tentorielle. Les agents antagonistes n’ont donc pratiquement pas de place après une chirurgie intracrânienne. La seule indication éventuelle serait un retard de réveil pour lequel un surdosage en morphiniques ou en benzodiazépines est suspecté. De faibles doses d’antagonistes afin de faire le diagnostic différentiel d’une complication chirurgicale peuvent être alors indiquées.
Effets épileptogènes des agents anesthésiques
Tous les agents anesthésiques ont à la fois des effets pro- et antiépileptiques en fonction de la population de patients étudiée, des circonstances d’utilisation et des doses utilisées. Une classification des agents anesthésiques en agents proconvulsivants ou anticonvulsivants ne peut donc être qu’une tendance générale à partir des observations de la littérature, n’ayant aucun caractère formel (Tableau 1). [61] Bien que les différents agents halogénés aient une structure chimique très proche et une action voisine sur l’EEG, les effets épileptogènes peuvent être très différents d’un produit à l’autre. L’isoflurane est un antiépileptique puissant avec lequel il n’a pas été rapporté de crise d’épilepsie. Le desflurane semble se rapprocher de l’isoflurane bien que les données sur cet agent dans le cadre de l’épilepsie soient encore peu nombreuses. Le sévoflurane en revanche possède des effets proépileptogènes clairement démontrés par de nombreux cas cliniques chez l’homme, à la fois chez des sujets épileptiques et chez des sujets sains. [62, 63]
Ceci ne doit certainement pas conduire à contre-indiquer son utilisation chez le patient à risque épileptique mais il est important de bien comprendre les conditions dans lesquelles une activité épileptique a été rapportée. Dans tous les cas il n’y a pas eu de séquelles postopératoires ou de retards de réveil.
Dans une étude réalisée chez 30 patients lors de l’induction anesthésique au masque, 22 ont eu un tracé EEG épileptiforme.
L’apparition des crises a été plus fréquente lorsque les patients ont été hyperventilés. Les épisodes étaient accompagnés d’une augmentation de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle. Dans une autre étude chez l’enfant, aucun des 21 patients recevant du sévoflurane n’a présenté de manifestation EEG épileptiforme. [64] Cependant tous les enfants ont été prémédiqués 15 minutes avant l’anesthésie par 0,5 mg kg–1 de midazolam qui est un antiépileptique puissant. Toutes les crises d’épilepsie décrites sont survenues à des concentrations élevées de sévoflurane, supérieures à 2 CAM. Dans ces études, le sévoflurane a été le plus souvent administré à une concentration de 8 % dès le début de l’induction. La rapidité de l’augmentation des concentrations pourrait donc être un facteur déclenchant. On peut donc recommander d’éviter l’administration de concentrations supérieures ou égale à 2 CAM (ce qui est une règle générale avec les agents halogénés pour la neurochirurgie) et l’induction anesthésique au masque à 8 % de sévoflurane chez les patients épileptiques ou à risque de l’être.
Parmi les agents hypnotiques intraveineux, la kétamine et l’étomidate ont des effets proépileptogènes marqués. Le thiopental et le midazolam sont des antiépileptiques puissants.
L’effet du propofol est plus discuté. Expérimentalement le propofol possède des effets antiépileptiques marqués. Il augmente le délai d’apparition et le seuil épileptogène des convulsions induites par les anesthésiques locaux. [65] Il est aussi efficace que le midazolam pour le traitement de l’épilepsie provoquée par l’injection de doses toxiques de lidocaïne. [65] En outre, le propofol utilisé pour la sismothérapie diminue la durée des convulsions par rapport à l’étomidate ou au méthohexital. [66] Dans la chirurgie de l’épilepsie, le propofol n’augmente pas la fréquence des crises sur l’EEG ou même a un effet antiépileptique qui pourrait interférer avec le repérage des zones épileptogènes. Il a donc été conseillé d’arrêter l’administration de propofol au moins 15 minutes avant l’enregistrement EEG pour le repérage des zones à exciser. Le potentiel épileptogène est lié en partie à la dose administrée. À faible dose, il existe des effets excitateurs sur l’EEG avec parfois apparition de convulsions. Ces convulsions disparaissent lorsque la dose de propofol est augmentée, et les activités épileptiformes disparaissent sur l’EEG, bientôt suivies de périodes de silences électriques. [67]
Contrairement à une idée reçue, la plupart des morphiniques peuvent provoquer des convulsions. Ceci serait lié à la fixation de ces agents sur des récepteurs spécifiques ou non spécifiques aux opiacés et dépend du type de récepteur. L’activation des récepteurs kappa a un effet antiépileptique chez le rat. La morphine par voie intraveineuse ne provoque qu’exceptionnellement des convulsions.
Les cas cliniques publiés concernent l’utilisation de doses massives (12 à 68 g/j) pour le traitement de douleurs chroniques. [68] Le midazolam permet de faire céder ces crises d’épilepsie. Par voie intraventriculaire, la morphine peut provoquer des convulsions à des doses utilisées de manière courante (0,25 à 5 mg). [69] Ces convulsions surviennent 2 à 6 heures après l’injection sans dépression respiratoire ni signes hémodynamiques associés.
Plusieurs cas cliniques de mouvements anormaux tonicocloniques ont été publiés après administration de fentanyl, sufentanil ou alfentanil. Il est probable qu’un certain nombre de ces crises tonicocloniques ne soient pas d’origine épileptique.
Chez les patients épileptiques, le fentanyl ou l’alfentanil augmentent l’activité épileptique sur l’EEG. Le site d’enregistrement le plus fréquent des crises d’épilepsie est le système limbique. Les doses de fentanyl utilisées ont été variables, d’environ 10 μg kg–1 dans une étude [70] à 25 μg kg–1 en moyenne dans une autre. [71] Dans toutes les études, l’alfentanil provoque plus rapidement et plus souvent une activité épileptique que le fentanyl. [70] Une augmentation de l’activité épileptiforme dans les régions hippocampiques peut être induite de manière reproductible par l’injection de 50 à 75 μg kg–1 d’alfentanil chez des patients épileptiques. [72] On sait que l’apparition de ces pointes-ondes sur l’EEG s’accompagne d’une augmentation importante du DSC et de la CMRO2 dans la zone d’activation EEG. Mais l’augmentation du débit n’est pas limitée à la zone d’enregistrement des pointes et peut s’étendre à l’ensemble du cerveau. Il semble donc prudent d’éviter d’utiliser l’alfentanil chez les patients épileptiques sauf pour le repérage opératoire des zones à exciser dans la chirurgie de l’épilepsie.
