Nozizeption, Arousal und EEG

Der Hautschnitt ist gesetzt, und wenige Sekunden später steigt der Indexwert um mehrere Punkte. Im selben Moment fällt in jedem Operationssaal dieselbe Entscheidung: Hypnotikum oder Opioid. Sie wird häufig aus dem Bauch heraus getroffen, obwohl das Signal die Information enthält, die zwischen beiden Wegen unterscheidet.

Dass chirurgische Stimulation das EEG unter Narkose messbar verändert, ist seit Langem gezeigt; eine frühe topographische Arbeit hat diese Veränderungen unter Isofluran und Lachgas beschrieben.¹ Quelle Die zusammenfassende Übersicht ordnet die beschriebenen Reaktionen und benennt Alpha-Verlust sowie Beta- und Delta-Arousal als die wiederkehrenden Muster.² Quelle

Der Kernsatz dieser Einheit steht schon hier und wird noch mehrfach wiederkehren, weil er die häufigste Fehldeutung am Monitor betrifft: Das frontale EEG zeigt Arousal, nicht Nozizeption. Alpha-Dropout und Beta-Arousal sind beschrieben; ihre Spezifität ist es nicht. Eine Veränderung nach einem Reiz belegt, dass das Netzwerk seinen Zustand geändert hat, und nicht, dass eine bestimmte Menge nozizeptiver Information angekommen ist.^{2, 3}

Für die Praxis heißt das: Sagen Sie nach jeder Signaländerung zuerst, welches Muster Sie sehen, und erst danach, welchen Wirkstoff Sie erwägen. Den Fehler erkennen Sie daran, dass unmittelbar nach einem Zahlensprung eine Spritze gegriffen wird, bevor jemand die Kurve angesehen hat.

Ein noxischer Reiz erreicht das Gehirn über aufsteigende Bahnen und wirkt dort auf subkortikale Systeme, die den Zustand des Kortex steuern. Was das frontale EEG anzeigt, ist die Folge dieses Zustandswechsels und nicht der Reiz selbst. Die Elektroden liegen am Ende der Kette, nicht an ihrem Anfang.

Belegt ist, dass die Kette wirkt. Chirurgische Stimulation verändert unter Narkose die elektrische Hirnaktivität in messbarer Weise.¹ Belegt ist außerdem, welche Muster dabei auftreten: Verlust der Alpha-Leistung, Zunahme schneller Anteile und Zunahme langsamer Anteile sind als Reaktionen auf noxische Reize beschrieben.² Nicht belegt ist, dass eines dieser Muster nur bei Nozizeption auftritt. Diese Lücke ist der Grund für die zurückhaltende Sprache in dieser gesamten Einheit.

Zwei weitere Einflüsse liegen zwischen Reiz und Kurve. Der eine ist das Opioid, das die Antwort dämpft, ohne das eigene EEG-Muster stark zu verändern; sichtbar wird deshalb vor allem das Ausbleiben von Reaktionen.² Der andere ist das Hypnotikum, das den Ausgangszustand bestimmt: In einer tiefen, langsamwelligen Führung ist für dieselbe Reizstärke ein anderes Bild zu erwarten als in einer flachen Führung mit kräftigem Alphaband.⁵

Für die Praxis heißt das: Beschreiben Sie eine Reaktion nach einem Reiz immer als Arousal und nie als Schmerz, auch in der mündlichen Übergabe. Den Fehler erkennen Sie daran, dass eine Kurvenveränderung als „der Patient hat Schmerzen" wiedergegeben wird.

Der vorübergehende Verlust der Alpha-Leistung während der Aufrechterhaltung ist als eigenständiges Ereignis beschrieben worden, und diese Verluste fallen häufig zeitlich mit chirurgischen Reizen zusammen.³ Quelle Das ist die belastbarste Einzelaussage dieser Einheit, und sie ist zugleich bescheidener, als sie oft wiedergegeben wird: Beschrieben ist ein zeitlicher Zusammenhang, nicht ein Nachweis von Nozizeption.

Im Roh-EEG zeigt sich das Ereignis als Verschwinden der regelmäßigen Pakete auf der langsamen Grundwelle. Die Grundwelle selbst kann erhalten bleiben, sodass die Kurve auf den ersten Blick nicht viel kleiner wirkt; entscheidend ist der Verlust der Regelmäßigkeit. Im Spektrum flacht der Gipfel zwischen acht und dreizehn Hertz ab. Im Spektrogramm erscheint das schmale obere Band unterbrochen, während das untere Band bestehen bleibt. Diese Unterbrechung ist das eigentliche Erkennungsmerkmal, weil sie den Zeitpunkt sichtbar macht und sich einem Operationsschritt zuordnen lässt.⁶

Roh-EEGSpektrumSpektrogrammNeues Signal

Roh-EEGSpektrumSpektrogrammNeues Signal

Für den Indexwert hat das eine berechenbare Folge. Verfahren, die den Anteil langsamer und regelmäßiger Aktivität in Richtung Tiefe verrechnen, zeigen bei einem Verlust dieser Anteile einen höheren Wert an. Der Anstieg ist damit die korrekte Wiedergabe einer Signaländerung und nicht die Messung eines Schmerzes.²

Für die Praxis heißt das: Suchen Sie beim Alpha-Dropout nach der Unterbrechung des oberen Bandes im Spektrogramm und ordnen Sie sie einem Operationsschritt zu. Den Fehler erkennen Sie daran, dass nur auf die Höhe der Rohkurve geachtet wird, die beim Alpha-Dropout wenig aussagt.

Neben dem Alpha-Verlust sind zwei weitere Muster beschrieben, und sie zeigen in entgegengesetzte Richtungen.² Das Beta-Arousal ist die Reaktion, die der Erwartung entspricht: Nach dem Reiz nehmen schnelle Anteile zu, die Rohkurve wird kleiner und unruhiger, und der Indexwert steigt. Wer nur diese Form kennt, deutet jede Zunahme des Wertes als flachere Narkose.

Das Delta-Arousal geht in die andere Richtung: Nach dem Reiz nehmen die langsamen Anteile zu. Die Rohkurve wird größer und träger, der Indexwert kann fallen, obwohl gerade ein starker Reiz gesetzt wurde. Genau darin liegt die klinische Falle: Ein fallender Wert nach dem Hautschnitt wird leicht als ausreichende Narkose gelesen, während er tatsächlich ein Arousal-Ereignis abbildet.

Als paradoxe Reaktion wird in diesem Zusammenhang eine Antwort bezeichnet, deren Richtung der Erwartung widerspricht, also insbesondere die Zunahme langsamer Anteile nach einem Reiz. Der Sammelbefund lautet, dass die Reaktion auf einen chirurgischen Reiz nicht gleichmäßig in eine Richtung verläuft.^{4, 2} Für die Befundung folgt daraus die wichtigste methodische Regel dieser Einheit: Aus der Richtung einer Indexänderung allein lässt sich die Ursache nicht bestimmen. Erst das Muster im Roh-EEG und im Spektrogramm entscheidet.

Für die Praxis heißt das: Prüfen Sie nach einem starken Reiz ausdrücklich beide Richtungen, also sowohl eine Zunahme schneller als auch eine Zunahme langsamer Anteile. Den Fehler erkennen Sie daran, dass ein fallender Wert nach dem Hautschnitt kommentarlos als gute Führung gewertet wird.

Die klinisch häufigste Situation dieser Einheit ist der Anstieg des Indexwertes unmittelbar nach dem Hautschnitt. Für diesen Anstieg stehen vier Erklärungen nebeneinander, und keine von ihnen darf ohne Prüfung der anderen angenommen werden.

Erstens Arousal. Der Reiz löst einen Zustandswechsel aus, sichtbar als Alpha-Dropout oder als Beta-Arousal; die Verluste der Alpha-Leistung fallen häufig zeitlich mit chirurgischen Reizen zusammen.^{3, 2} Erkennungsmerkmal ist der enge zeitliche Bezug zum Operationsschritt und die Rückkehr des Bandmusters nach Abklingen des Reizes.

Zweitens eine pharmakologische Ursache über die NMDA-vermittelte Hemmung. Unter Ketamin bleibt schnelle Netzwerkaktivität erhalten, ein frontales Alphaband fehlt, und Verfahren, die schnelle Anteile als Wachheit werten, zeigen höhere Zahlen an, ohne dass die Narkose flacher wäre.⁸ Quelle Für Lachgas ist beschrieben, dass es langsame Oszillationen gegenläufig zur Erwartung verändert und Indexmonitore dadurch irreführen kann.⁹ Erkennungsmerkmal ist der zeitliche Bezug zur Wirkstoffgabe und nicht zum Schnitt.

Drittens ein Artefakt. Muskelaktivität hebt den Index fälschlich an; bei wachen Personen fiel der Wert allein durch Muskelrelaxierung deutlich ab, was den Beitrag des Muskelsignals unmittelbar belegt.¹⁰ Eine systematische Sichtung der Artefaktquellen fand in der großen Mehrheit der eingeschlossenen Arbeiten einen fälschlich erhöhten Index.¹¹ Quelle Erkennungsmerkmal sind schnelle, unregelmäßige Anteile ohne Bandstruktur und eine hohe Muskelanzeige des Geräts.

Viertens tatsächlich eine zu flache Narkose. Erkennungsmerkmal ist eine gerichtete Entwicklung über Minuten mit Zunahme schneller und Abnahme langsamer Anteile, die unabhängig vom einzelnen Reiz fortbesteht. Nur diese vierte Erklärung rechtfertigt eine Erhöhung des Hypnotikums; die erste spricht für das Analgetikum, die zweite für Abwarten und die dritte für die Beseitigung der Störquelle.

Für die Praxis heißt das: Nennen Sie bei jedem Indexanstieg nach einem Schnitt laut alle vier Erklärungen und entscheiden Sie dann anhand des Merkmals, das zwischen ihnen unterscheidet. Den Fehler erkennen Sie daran, dass nur zwischen Opioid und Hypnotikum abgewogen wird, ohne dass Artefakt und Pharmakologie überhaupt genannt wurden.

Aus der Beobachtung, dass das EEG auf noxische Reize reagiert, ist die Idee entstanden, aus demselben Signal einen eigenen Kennwert für die Reaktion auf Stimulation abzuleiten. Zwei EEG-abgeleitete Indizes sind mit dem Anspruch vorgestellt worden, Hypnose und Reaktion auf Stimulation getrennt abzubilden.¹² Quelle Die unabhängige Prüfung eines solchen Verfahrens beschrieb dessen Trennschärfe für die Reaktion auf noxische Reize als begrenzt.¹³

Die Übersicht über die verfügbaren Verfahren kommt zu dem Befund, dass keines von ihnen einen etablierten Referenzstandard darstellt.⁷ Quelle Das ist kein Randproblem, sondern ein grundsätzliches: Solange kein Maß für Nozizeption unter Narkose allgemein anerkannt ist, fehlt der Bezugspunkt, gegen den ein neues Verfahren geprüft werden könnte.

Auf der klinischen Seite ist die Lage ähnlich nüchtern. Eine randomisierte Studie zur Steuerung des Opioids nach einem Nozizeptionsmonitor konnte den erwarteten klinischen Vorteil nicht belegen,¹⁴ und eine Netzwerkmetaanalyse der verschiedenen Verfahren fand zwischen ihnen keine klare Überlegenheit und insgesamt begrenzte klinische Effekte.¹⁵ Quelle Diese Aussage ist ausdrücklich strittig: Befürworter verweisen auf die messbaren Reaktionen und auf einzelne Verbesserungen von Prozessgrößen, die zusammenfassende Auswertung der randomisierten Studien stützt einen relevanten klinischen Nutzen jedoch bisher nicht. Beide Seiten stehen hier nebeneinander, und der Text entscheidet sie nicht.

Für diese Einheit folgt daraus eine klare Abgrenzung: Nozizeptionsmonitore werden hier nur so weit behandelt, wie sie das EEG betreffen. Verfahren, die auf Hautleitwert, Pupillenreaktion oder Kreislaufgrößen beruhen, gehören nicht in ein EEG-Bootcamp und werden hier nicht bewertet.

Für die Praxis heißt das: Behandeln Sie einen angezeigten Nozizeptionswert als Trendinformation neben dem EEG und nicht als Messwert des Schmerzes. Den Fehler erkennen Sie daran, dass eine Opioiddosis allein wegen eines Zahlenwertes geändert wird.

Am Monitor entscheidet vor allem die Zeitachse. Ein Arousal-Ereignis dauert oft weniger lang als die Mittelung, aus der ein Indexwert entsteht; im Spektrogramm über den gesamten Verlauf ist es dagegen als Unterbrechung des oberen Bandes sichtbar und einem Operationsschritt zuzuordnen.⁶ Die Empfehlung, Rohsignal und Spektrogramm neben dem Indexwert zu beurteilen, ist im Konsensuspapier zum perioperativen EEG-Monitoring festgehalten.¹⁶ Quelle

Zwei Anzeigen sind in dieser Einheit besonders wichtig. Die Muskelanzeige unterscheidet zwischen einem echten Arousal und einem Muskelsignal, denn beide heben den Indexwert an.¹¹ Die Artefaktanzeige weist darauf hin, dass ein Wert aus gestörten Abschnitten stammt. Wie die Kenngrößen im Einzelnen gebildet werden, ist herstellerspezifisch und teils nicht offengelegt; ein Vergleich zwischen Geräten ist deshalb auch bei Arousal-Ereignissen nicht ohne Weiteres möglich.¹⁷

Für die Praxis heißt das: Stellen Sie das Spektrogramm auf den gesamten bisherigen Verlauf und blenden Sie Muskel- und Artefaktanzeige dauerhaft ein. Den Fehler erkennen Sie daran, dass ein kurzer Zahlensprung bewertet wird, ohne dass jemand die Zeitachse verändert hat.

Aus dem Gesagten folgt eine feste Reihenfolge. Erstens das Muster benennen: Alpha-Dropout, Beta-Arousal, Delta-Arousal, Artefakt oder gerichtete Veränderung über Minuten. Zweitens den zeitlichen Bezug prüfen: Fällt die Änderung mit einem Operationsschritt, mit einer Wirkstoffgabe oder mit einer Lagerungs- oder Geräteänderung zusammen? Drittens entscheiden: Ein Arousal mit engem Bezug zum Operationsschritt spricht für die Analgesie, eine gerichtete Veränderung über Minuten für das Hypnotikum, ein Artefakt für die Beseitigung der Störquelle und eine pharmakologische Ursache für Abwarten.^{2, 3, 16}

Die Grenze dieser Systematik ist ausdrücklich zu benennen. Ein Arousal ist ein Hinweis auf eine unzureichende Dämpfung der Reizantwort und kein Beweis. Ebenso wenig belegt ein ausbleibendes Arousal eine ausreichende Analgesie.² Die Entscheidung über das Opioid stützt sich deshalb weiterhin auf die Gesamtschau aus Operationsschritt, Kreislauf, Wirkstoffgeschichte und EEG und nicht auf ein einzelnes Signalereignis. Die vorliegenden Prüfungen der EEG-abgeleiteten Nozizeptionsverfahren stützen keine engere Steuerung.^{13, 14, 15}

Ein zweiter Punkt betrifft die Vermeidung eines häufigen Fehlers in die andere Richtung: Wer jeden Anstieg nach einem Reiz mit dem Hypnotikum beantwortet, führt die Narkose über die Zeit hinweg systematisch tiefer, als es nötig wäre. Das ist der Weg in Suppressionsanteile und in eine unnötige Kreislaufbelastung, und er beginnt regelmäßig mit einer Fehldeutung eines Arousal-Ereignisses.²⁰

Für die Praxis heißt das: Beantworten Sie ein Arousal mit engem Bezug zum Operationsschritt vorrangig auf der Analgesieseite und kontrollieren Sie die Wirkung am Wiederauftreten des Bandmusters. Den Fehler erkennen Sie daran, dass über eine lange Operation hinweg das Hypnotikum mehrfach erhöht und nie wieder zurückgenommen wurde.

• Das EEG messe Schmerz. Das frontale EEG zeigt Arousal, nicht Nozizeption; beschrieben sind Alpha-Verlust sowie Beta- und Delta-Arousal, ihre Spezifität ist nicht belegt.^{2, 3}
• Ein Anstieg nach dem Hautschnitt bedeute immer eine zu flache Narkose. Neben dem Arousal stehen eine pharmakologische Ursache, ein Artefakt und tatsächlich eine zu flache Narkose gleichrangig nebeneinander.^{8, 11, 10}
• Ein fallender Wert nach einem starken Reiz zeige eine gute Führung. Als Delta-Arousal ist eine Zunahme langsamer Anteile nach einem Reiz beschrieben; die Reaktion verläuft nicht gleichmäßig in eine Richtung.^{2, 4}
• Ein ruhiges EEG belege eine ausreichende Analgesie. Belegt ist nur ein ausbleibendes Arousal; für die Nozizeption selbst besteht kein etablierter Referenzstandard.^{2, 7}
• Ein Nozizeptionsmonitor ersetze die klinische Abwägung. Die unabhängige Prüfung beschrieb die Trennschärfe als begrenzt, eine randomisierte Studie fand den erwarteten Vorteil nicht, und die zusammenfassende Auswertung findet begrenzte klinische Effekte.^{13, 14, 15}

Für die Praxis heißt das: Sprechen Sie im Team konsequent von Arousal und nicht von Schmerz, wenn Sie über das EEG reden. Den Fehler erkennen Sie daran, dass Signalbefund und Schmerzäußerung sprachlich gleichgesetzt werden.

Merksätze

• Das frontale EEG zeigt Arousal und nicht Nozizeption; die Muster sind beschrieben, ihre Spezifität ist es nicht.
• Alpha-Dropout heißt: Die regelmäßigen Pakete verschwinden, die langsame Grundwelle bleibt, das obere Band im Spektrogramm ist unterbrochen.
• Nach einem Reiz kann der Wert steigen oder fallen; aus der Richtung einer Indexänderung allein folgt keine Ursache.
• Für einen Indexanstieg nach dem Hautschnitt stehen vier Erklärungen nebeneinander: Arousal, Pharmakologie, Artefakt, zu flache Narkose.
• Ein ausbleibendes Arousal ist ein Hinweis und kein Nachweis einer ausreichenden Analgesie.

Aufgaben