The feasibility of low dose barbiturate administration by intra-carotid infusion to achieve EEG burst suppression - A preliminary report

Summary

More than 10 years have elapsed since the introduction of high dose barbiturate administration in the management of patients with severe head injuries. Barbiturate therapy became an accepted method of treatment for increased intracranial pressure when other measures fail. One of the major limiting factors in the use of high dose barbiturate therapy is its significant hypotensive effect on the systemic arterial blood pressure.

In seeking ways and means of minimising this hypotensive effect, we designed a study in which the systemic administration of barbiturates is avoided and replaced by selective perfusion of the concerned hemisphere with the drug utilising the intra-carotid route.

Twenty-two rats, divided into two groups, were used in the study. Since monitoring of electroencephalographic (EEG) burst suppression serves as a good indicator of the lowest level of cerebral metabolic activity, we used this as the method for determining the desired endpoint of sodium amytal administration in both groups of animals. Group I, the intravenous group, consisted of eleven animals who received sodium amytal intravenously until burst suppression on the EEG was documented. Group II, the intra-carotid group, comprised eleven animals who received intra-carotid sodium amytal until EEG burst suppression was induced.

In the intravenous group, a mean dose of 35 mg/kg of sodium amytal was administered before EEG burst suppression was achieved. This dose, however, was accompanied by an almost 50% reduction in systemic blood pressure compared to the pretreatment level. The intracarotid group required a mean dose of 3.8mg/kg sodium amytal and this was accompanied by only minor changes in systemic arterial pressure.

Further studies employing this technique in experimentally head-injured animals, with increased intracranial pressure, are indicated in order to evaluate its Potential application in clinical practice.

Zusammenfassung

Seit der Einführung hochdosierter Barbituratgaben bei der Behandlung schwerer Kopftraumen sind mehr als 10 Jahre vergangen. Die Barbituratbehandlung ist seitdem eine allgemein anerkannte Methode zur Behandlung erhöhten Schädelinnendrucks in solchen Fällen, bei denen andere Maßnahmen versagen. Ein wesentlicher einschränkender Faktor bei der Anwendung hochdosierter Barbituratgaben ist die signifikant blutdrucksenkende Wirkung auf den systemischen arteriellen Blutdruck.

In dem Bestreben, diese blutdrucksenkende Wirkung auf ein Minimum zu reduzieren, entwarfen wir eine Studie, bei der die systemische Verabreichung von Barbituraten vermieden und durch selektive Barbiturat-Perfusion der betroffenen Gehirnhälfte über die Karotis ersetzt wird.

22 Ratten wurden in 2 Gruppen unterteilt. Da die Überwachung der Unterdrückung von Impulsausbrüchen in den Entladungsmustern des EEG den niedrigsten Stand der Gehirnstoffwechseltätigkeit signalisiert, verwendeten wir diese als die Methode zur Bestimmung des gewünschten Endpunkts der Natriumamytaldosierung bei beiden Versuchstiergruppen. Die Gruppe I bestand aus 11 Versuchstieren, die bis zur im EEG ablesbaren Unterdrükkung von Impulsausbrüchen Natriumamytal intravenös verabreicht erhielten. Die 11 Versuchstiere der Gruppe II erhielten Natriumamytal in die Karotis bis zur EEG ersichtlichen Impulsunterdrückung.

Die Gruppe I benötigt eine mittlere intravenöse Gabe von 35 mg/kg Natriumamytal zur Unterdrückung der Impulsausbrüche im Entladungsmuster. Diese Dosierung ging jedoch mit einer fast 50%igen Herabsetzung des systemischen Blutdrucks (verglichen mit dem Wert vor der Behandlung) einher. Die Karotisgruppe benötigte eine mittlere Dosierung von 3,8 mg/kg Natriumamytal, die nur unerhebliche Veränderungen des systemischen arteriellen Blutdrucks verursachte.

Weitere Untersuchungen unter Anwendung dieser im vorliegenden Fall bei experimentell kopfverletzten Versuchstieren durchgeführten Behandlungstechnik sind zur Ermittlung ihrer potentiellen klinischen Eigung angezeigt.

Key-Words

Head injury - Barbiturate coma - Brain oedema - Intra-carotid administration