Anestesicos Inhalados Emc

Absorcin y distribucinde los anestsicos halogenadosS. Roullet, M. Biais, F. Sztark

Los anestsicos inhalados modernos (isoflurano, sevoflurano y desflurano) son agentesvoltiles halogenados, que contienen tomos de cloro y flor o slo de flor. Su frmulaqumica determina sus propiedades fisicoqumicas y sobre todo, su solubilidad. Estosagentes son poco solubles en la sangre arterial. El grado de solubilidad condiciona laabsorcin en la sangre arterial y las velocidades de induccin y de eliminacin de estosagentes. La distribucin tisular de los halogenados puede describirse segn un modelo decinco compartimentos (modelo de Mapleson). Las variaciones ventilatorias ycirculatorias influyen en las velocidades de induccin y de eliminacin. La adaptacinprecisa de la fraccin administrada del agente y del flujo de gas fresco segn la fase de laanestesia permite optimizar la administracin de los agentes halogenados. 2010 Elsevier Masson SAS. Todos los derechos reservados.

Palabras Clave: Anestsicos inhalados; Halogenados; Farmacocintica

Plan

Introduccin 1

Propiedades fisicoqumicas de los anestsicosinhalados 1

Absorcin y distribucin 2Difusin alveolocapilar 2Nocin de constante de tiempo 2Distribucin tisular 2Evolucin de la concentracin alveolar 3Efecto de la concentracin de gas en la mezcla inspirada 3Variaciones ventilatorias y circulatorias 3

Influencia del circuito anestsico 4Influencia del flujo de gas fresco 4Influencia de las variaciones ventilatorias en circuitocerrado 4

Eliminacin de los gases en el despertar 4

Aplicaciones prcticas 5De la induccin al despertar de la anestesia 5Aportacin de los analizadores de gases 5Enseanza y simulacin 5

IntroduccinLos anestsicos inhalados modernos son agentes

voltiles halogenados de la familia del ter. El primeruso del ter para una anestesia general realizado porWilliam Morton data de 1846 [1]. Aunque la molculade ter no contiene tomos halogenados, los anestsicosvoltiles modernos, en cambio, contienen un tomo decloro y cinco tomos de flor (isoflurano) o slo tomos

de flor (sevoflurano y desflurano). Esta sustitucin delcloro por flor modifica las propiedades de estos agentesy su uso clnico.

En la induccin de la anestesia, el agente anestsicoinhalado debe ir desde los pulmones hasta el cerebro. Elagente halogenado se libera por el evaporador a unadeterminada concentracin. La concentracin alveolardel halogenado est influida por la ventilacin alveolary la solubilidad del agente. El halogenado se distribuyedespus a los diferentes compartimentos del organismoen funcin del flujo sanguneo. El agente llega alcerebro con una determinada presin parcial y provocael efecto deseado.

Tras un recuerdo de las propiedades fisicoqumicas delos halogenados modernos (isoflurano, desflurano ysevoflurano), se detallarn las diferentes etapas de laabsorcin y la distribucin de estos agentes, con susaplicaciones clnicas derivadas.

Propiedades fisicoqumicasde los anestsicos inhalados

Las propiedades fisicoqumicas de los halogenadosmodernos se resumen en el Cuadro I. La presin devapor saturante es la presin parcial del gas en equili-brio con la fase lquida a una determinada temperatura.Depende de las propiedades de vaporizacin del agente.El punto de ebullicin representa la temperatura a lacual la presin de vapor saturante es igual a la presinambiente. El punto de ebullicin del isoflurano y delsevoflurano es superior a 40 C. En cambio, el deldesflurano se aproxima a la temperatura ambiente; suadministracin requiere un vaporizador especial quecontiene, en particular, un mecanismo de regulacin dela temperatura del lquido y del vapor [2, 3].

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1Anestesia-Reanimacin

Absorcin y distribucinLa absorcin arterial, la distribucin tisular y la

eliminacin de los anestsicos por inhalacin puedendescribirse segn un modelo de cinco compartimentos.

Difusin alveolocapilarLa difusin de los anestsicos por inhalacin es

instantnea. Los anestsicos voltiles son muy solublesen los compuestos lipdicos; la presin parcial alveolary la presin capilar pulmonar se equilibran rpida-mente. En teora, la monitorizacin de la concentracinalveolar de anestsico permite medir en tiempo real elefecto anestsico. En realidad, existe un desfase entre elcambio de la concentracin alveolar y el de la concen-tracin cerebral o miocrdica, por ejemplo (Fig. 1). Estedesfase entre el cambio de la concentracin alveolar osangunea y el del lugar de accin (cerebro) puedeexpresarse en trminos de constante de tiempo.

Nocin de constante de tiempoV es el volumen de un compartimento recorrido por

un fluido de flujo Q que contiene una sustancia deconcentracin inicial Ci. En el estado inicial, la concen-tracin de la sustancia estudiada en V es nula. Trasintroducir el fluido en V, esta concentracin C tiende a

aumentar progresivamente hasta la concentracin Cisegn la relacin exponencial: C = Ci (1 - e

- t/a).Cuando t = a (constante de tiempo), e- t/a = e-1 = 0,37;

C es entonces igual al 63% de Ci. Para valores de tiguales a 2, 3 y 4 veces a, los valores de C son respecti-vamente del 86, 95 y 98% de Ci. Se considera as quese obtiene el equilibrio de las concentraciones al cabode tres a cuatro constantes de tiempo.

La aplicacin de esta nocin en el cerebro permitevalorar la velocidad de equilibrio (de tres a cuatroconstantes de tiempo) de las concentraciones alveolar ycerebral.

Distribucin tisularLa distribucin tisular de los anestsicos inhalados

puede describirse como la de los agentes intravenososgracias a un modelo farmacocintico. Al principio de ladcada de 1960, Mapleson aplic a los agentes anestsi-cos inhalados un modelo multicompartimental [4, 5](Fig. 2). Es un modelo hidrulico en el que la importan-cia del flujo se representa por el dimetro de las cana-lizaciones que unen los diferentes compartimentos ydonde el tamao de los reservorios depende del volu-men de los compartimentos.

Una vez que se ha introducido el anestsico en elorganismo por va respiratoria, sus concentracionestienden a equilibrarse en los diferentes compartimentospor transferencia entre estos ltimos. Independiente-mente del compartimento considerado, el paso delagente depender de la diferencia de presin parcial degas entre los dos compartimentos (papel de la concen-tracin del gas), de la solubilidad del agente en estecompartimento (efecto del coeficiente de particin) ydel flujo sanguneo en el rgano considerado. A partirdel compartimento alveolar, el agente halogenado estransferido hacia tres compartimentos virtuales. Elprimero, constituido por el grupo de rganos muyvascularizados de pequeo volumen pero perfundidoscon un elevado flujo, se satura rpidamente; corres-ponde al corazn, al cerebro, a los riones y al hgado.El segundo compartimento incluye el grupo msculo-piel; su volumen es mayor pero el flujo de perfusin esmenor. Al saturarse ms lentamente, constituye unazona de almacenamiento rpido del agente halogenado.

Cuadro I.Propiedades fisicoqumicas de los anestsicos inhalados.

Isoflurano Desflurano Sevoflurano

Frmula CHF2-O-CHClCF3 CHF2-O-CHFCF3 CH2F-O-CH(CF3)2Peso molecular 184,5 168,0 200,1

Punto de ebullicin a 760 mmHg (C) 48,5 23,5 58,5

Presin de vapor saturante a 20 C (mmHg) 239 664 160

Conservante No No No

Explosivo No No No

Irritacin de las vas respiratorias S S No

0:00 0:15Temps (h:min)

0

8

0

8

0

10

FGFl min-1

DEL% atm

CKT

ALV

VRG

MUS

FAT

% atm

Fi

Fe Ce

Figura 1. Evolucin de las fracciones inspiradas (Fi), espiradas(Fe) y de la concentracin cerebral (Ce) del sevoflurano. Lafraccin teleespiratoria monitorizada es el reflejo de la concen-tracin cerebral del halogenado slo en equilibrio (simulacincon el programa Gas Man). FGF: flujo de gas fresco; DEL: fraccinadministrada de halogenados; CKT: circuito de anestesia; ALV:alvolo; VRG: vessel rich group (tejidos altamente vascularizados);MUS: compartimento muscular; FAT: compartimento adiposo;atm: atmsfera.

VRS VentilacinPulmones Vsceras

Tejido adiposo

Msculos

Figura 2. Modelo de Mapleson que simula la distribucin delos agentes anestsicos inhalados poco solubles. VRS: vas respi-ratorias superiores.

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2 Anestesia-Reanimacin

El tercer compartimento, de gran volumen pero pobre-mente vascularizado, incluye el tejido adiposo.

Evolucin de la concentracin alveolarEl factor principal que rige la evolucin de la concen-

tracin alveolar en relacin a la concentracin inspiradaen funcin del tiempo es la solubilidad del anestsicoen la sangre.

Para los anestsicos voltiles, la solubilidad se definecomo la afinidad relativa entre dos fases en equilibrio(es decir, gas, sangre o tejido). En equilibrio, deja dehaber intercambio entre los compartimentos y laspresiones parciales se igualan. Los coeficientes departicin sangre/gas (ks) y tejido/sangre varan enfuncin del halogenado (Cuadro II). El coeficiente departicin refleja la capacidad de cada fase, la distribu-cin del anestsico entre la sangre y el gas o entre lasangre y el tejido [6]. El tiempo necesario para alcanzarel equilibrio entre la fraccin inspirada y la fraccinalveolar depende principalmente de la solubilidadsangunea y tisular. Cuanto ms bajo es el coeficiente departicin sangre/gas, ms breve es el tiempo de equili-brio. El coeficiente de solubilidad en la sangre permitecuantificar la captacin plasmtica y tisular del agenteanestsico, segn la ecuacin:

captacin = ks Q (PA - Pv)/PBdonde Q representa el gasto cardaco o el flujo san-

guneo tisular, (PA - Pv) la diferencia de presin parcialentre el alvolo y la sangre venosa mezclada, PB lapresin atmosfrica y ks el coeficiente de solubilidad enla sangre.

Una solubilidad elevada se asocia a una difusinimportante del gas en la sangre; el tiempo de induccinde la anestesia con estos agentes se alarga [2].

La evolucin de la concentracin alveolar (FA) de losdiferentes agentes en comparacin con la concentracininspirada (Fi) en funcin del tiempo puede comparasemanteniendo constantes el gasto cardaco y la ventila-cin alveolar [7, 8] (Fig. 3).

La evolucin en el tiempo de la relacin FA/Fi est enfuncin del coeficiente de solubilidad en la sangre delanestsico. Esta relacin tiende al 100%, con msrapidez si el anestsico es poco soluble en la sangre. Alcabo de 15 minutos de administracin, esta relacin es

del 61% con el isoflurano, del 81% con el sevofluranoy del 88% con el desflurano.

La fraccin teleespiratoria (Fet) del halogenado puedeexpresarse como el producto de tres factores [9]:

Fet = (Fet/Fi) (Fi/Fa) FaEn esta ecuacin:

Fet/Fi depende de la captacin por el paciente, esdecir, de la solubilidad y del metabolismo del haloge-nado;

Fi/Fa depende directamente del flujo de gas fresco(FGF);

Fa, la fraccin administrada, se regula directamente.Esta relacin FA/Fi juega un papel fundamental en las

etapas que conducen el halogenado desde los alvolos allugar de efecto cerebral. La concentracin del gas, laventilacin alveolar y el gasto cardaco influirn en laevolucin de la relacin FA/Fi [6].

Efecto de la concentracin de gasen la mezcla inspiradaEfecto de la concentracin del primer gas

La transferencia de gas del aire inspirado hacia elalvolo depende de la ventilacin alveolar y del gra-diente de presin parcial, pero tambin del valor abso-luto de la presin parcial en el aire inspirado. Laconcentracin alveolar de anestsico se acerca msrpidamente a la concentracin inspirada cuanto mayores sta. En este efecto de concentracin participan dosfactores: la concentracin del gas restante y el aumentodel flujo inspiratorio.

Efecto del segundo gasLa difusin rpida de un gas del alvolo hacia la

sangre atrae gas suplementario en los alvolos yaumenta la fraccin inhalada del agente voltil. Por ello,la concentracin alveolar del anestsico disminuyemenos que lo que se capta. Este efecto de concentracines importante con altas concentraciones de agenteanestsico, como con el protxido de nitrgeno o conlos anestsicos de alta solubilidad sangunea. Cuando seutiliza el protxido de nitrgeno para la induccin, laconcentracin alveolar de un halogenado administradosimultneamente aumenta como consecuencia de lacaptacin sangunea del protxido de nitrgeno [2, 10].

Variaciones ventilatorias y circulatoriasEfectos de variaciones aisladasde la ventilacin alveolar

La hiperventilacin aumenta la velocidad de equili-brio entre el gas inspirado y los alvolos y acelera lainduccin y el despertar con los halogenados muysolubles. Durante una anestesia con sevoflurano odesflurano, la velocidad de induccin depende sobretodo de su baja solubilidad y la hiperventilacin pre-senta un poco inters. Una capacidad residual funcional(CRF) reducida, como en el obeso, el nio o la mujerembarazada, acelera el equilibrio entre las concentracio-nes inspiradas y alveolares. Por el contrario, desigualda-des en la relacin ventilacin/perfusin, ligadas a unaatelectasia o una ventilacin unipulmonar, puedenfrenar el aumento de las concentraciones arteriales yprolongar la induccin [2].

Efectos de variaciones aisladas del gastocardaco

Un gasto cardaco elevado acelera la captacin delagente anestsico y el trasporte hasta el cerebro, mien-tras que la proporcin FA/Fi disminuye y la induccinde la anestesia se prolonga. Por el contrario, cuando elflujo sanguneo disminuye, la proporcin FA/Fi aumentacon ms rapidez y la distribucin tisular se lentifica [2].

Cuadro II.Coeficientes de particin sangre/gas y tejido/gas.

Isoflurano Desflurano Sevoflurano

Sangre/gas 1,5 0,5 0,7

Cerebro/sangre 1,6 1,3 1,7

Msculo/sangre 2,9 2,0 3,1

Grasa/sangre 45 27 48

0 5 10 15 20 25 30Tiempo (min)

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

FA/F

i

N2ODesflurano

Sevoflurano

soflurano

Halotano

Figura 3. Cintica de los agentes inhalados administrados encircuito cerrado a 0,5 MAC: cambio de su concentracin alveolar(FA) en relacin a su concentracin inspirada (Fi).

Absorcin y distribucin de los anestsicos halogenados E 36-100-E-10


Efectos de variaciones combinadasde la ventilacin y de la perfusin

Un aumento en las mismas proporciones del gastocardaco y de la ventilacin alveolar aumenta la curvade crecimiento de la relacin FA/Fi en la medida en queel aumento del gasto cardaco se acompaa igualmentede un equilibrio ms rpido a nivel de los tejidos. Noobstante, esto depende de la reparticin del gastocardaco: homogneo, como en el caso de una tirotoxi-cosis, o redistribuido con preferencia hacia los rganosricamente vascularizados. En este ltimo caso, la acele-racin de la curva es an ms marcada [6]. Por ello, enlos nios, el tiempo de induccin de la anestesia consevoflurano es ms corto que en los adultos.

Anomalas de la relacinventilacin-perfusin

En caso de anomala de la relacin ventilacin-perfusin, el equilibrio FA/Fi se alcanza ms tarde si elhalogenado es menos soluble [6].

Influencia del circuitoanestsico

Influencia del flujo de gas frescoDurante la induccin, la concentracin del haloge-

nado en el circuito de anestesia depende de los reajustesdel evaporador, de la mezcla de gases, del FGF y de laabsorcin por los materiales del circuito de aneste-sia. Una parte del halogenado puede absorberse por loscomponentes del circuito de anestesia. Los agentes pocoliposolubles, como el sevoflurano y el desflurano, se venmenos afectados [2].

La Fet objetivo del halogenado puede alcanzarse en lainduccin ajustando la Fa o el FGF. Con los halogena-dos modernos, como el sevoflurano y el desflurano, laFet deseada se consigue ms rpidamente con la Famxima autorizada por la curva y un FGF bajo fijado en1 l/min que con una Fa superior al 20% de la Fet dianay un FGF superior a 10 l/min (Fig. 4) [9]. Sin embargo,cuando se emplea la tcnica con bajo FGF se produceuna sobredosis de halogenado.

Influencia de las variacionesventilatorias en circuito cerrado

El uso de un circuito con reinhalacin minimiza elpapel de la ventilacin alveolar sobre la composicin delgas alveolar. El aumento de la ventilacin alveolarconduce, por un lado, a un aumento de la relacinFA/Fi y, por otro lado, a una disminucin de la relacindel gas respirado sobre el gas fresco. Durante unahiperventilacin, la concentracin inspirada disminuye,an ms si el FGF es bajo.

Eliminacin de los gasesen el despertar

Durante la fase del despertar, el anestsico se eliminadesde los tejidos hacia los pulmones. La disminucin delas concentraciones de halogenados a nivel alveolar secuantifica por la disminucin de la relacin entre laconcentracin alveolar instantnea (FA) y la que seobtiene tras la interrupcin de la administracin delhalogenado (FAO). El uso de un FGF elevado evita lareinhalacin del aire espirado y acelera la eliminacindel anestsico voltil. Las concentraciones alveolares y larelacin FA/FAO de los anestsicos poco solubles, como

el desflurano y el sevoflurano, disminuyen ms rpida-mente tras el cierre del evaporador que las concentra-ciones del isoflurano [2, 7, 8] (Fig. 5).

La semivida contextual es el tiempo necesario para ladisminucin del 50% de la concentracin del agenteanestsico en funcin del contexto anestsico en elmomento en que se detiene la administracin delhalogenado, es decir, la concentracin del agente en elmomento del cese y la duracin total de administracinde esta concentracin. La semivida contextual de loshalogenados modernos vara poco de uno a otro. Encambio, el tiempo de decrecimiento del 90% de laconcentracin es muy largo para los agentes ms solu-bles (Fig. 6) [2, 11, 12].

Para el sevoflurano y el desflurano, el tiempo dedecrecimiento del 50% de la Fet y el plazo de extubacin

Figura 4. Cintica de aumento de la fraccin teleespiratoria(Fet) al introducir sevoflurano para dos modalidades de adminis-tracin: circuito abierto con alto flujo de gas fresco (AFGF,10 l/min) sin sobredosis de la fraccin administrada (A) o circuitocerrado de bajo flujo de gas fresco (BFGF, 1 l/min) con sobredosisde la fraccin administrada (B) al valor mximo propuesto por elevaporador. En ambos casos, el objetivo es obtener una Fet dianaque corresponda a 1 MAC (es decir, 1% de sevoflurano enpresencia de un 50% de protxido de nitrgeno) (segn [9]).Valores individuales (n = 10).

0 10 20 30 40 50 60Tiempo (min)

0,01

0,1

FA/F

AO

1

DesfluranoSevofluranoIsoflurano

Halotano

Figura 5. Cintica de los agentes inhalados durante el desper-tar: cambio de la concentracin alveolar (FA) de los agentesanestsicos por inhalacin en relacin a la concentracin pre-sente al interrumpir su administracin (FAO).



tras el cese de la administracin del halogenado son mscortos cuando el FGF es elevado (10 l/min frente a1 l/min) [9].

Aplicaciones prcticasDe la induccin al despertarde la anestesia

En la prctica corriente, slo se utiliza el sevofluranopara la induccin de la anestesia, a causa de su buenatolerabilidad a nivel de las vas respiratorias superiores.De forma ms habitual, los halogenados toman el relevode la anestesia tras la induccin intravenosa. La Fetdeseada puede obtenerse modificando la Fa o el FGF. Latcnica con bajo FGF permite obtener ms rpidamentela Fet deseada, a costa de una sobredosis de halogenado.

Durante el mantenimiento de la anestesia, tras obte-ner el equilibrio, las presiones parciales alveolares ycerebrales son iguales. El control de la Fet, reflejo de laconcentracin alveolar, permite continuar la adminis-tracin del agente halogenado en el lugar de efectocerebral.

Los halogenados modernos, poco liposolubles, seeliminan rpidamente al interrumpir la administracin,sobre todo cuando el FGF aumenta.

Aportacin de los analizadoresde gases

Es indispensable disponer de un analizador de gasespara la monitorizacin de la administracin de loshalogenados durante toda la anestesia. La fraccinadministrada marcada en el evaporador no puedeasimilarse a la fraccin alveolar o a la Fet. La diferenciaes an mayor cuando el halogenado es soluble y/o elFGF es bajo.

Enseanza y simulacinSe puede realizar un entrenamiento del control de la

anestesia con halogenados, desde la induccin hasta eldespertar, gracias a programas de simulacin como elGas Man. Este programa permite representar grfica-mente la farmacocintica de los halogenados y simularuna anestesia por inhalacin haciendo variar el FGF y

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Duracin de anestesia (min)

1009080706050403020100

DesfluranoSevofluranoIsofluranoEnflurano

TD 5

0% (m

in)

A

0 50 100 150 200 250 300 350 400


1009080706050403020100


TD 8

0% (m

in)

B

0 50 100 150 200 250 300 350 400


1009080706050403020100


TD 9

0% (m

in)

CFigura 6. Semivida contextual y tiempo de decrecimiento de los agentes anestsicos inhalados (segn [11]).A. Tiempo de semidecrecimiento (TD 50%).B. Tiempo de decrecimiento de 80% (TD 80%).C. Tiempo de decrecimiento de 90% (TD 90%).

Punto importante Los halogenados son anestsicos voltiles de lafamilia del ter, cuyo nmero de tomos de flormodifica sus propiedades y uso. La absorcin arterial, la distribucin tisular y laeliminacin de los anestsicos por inhalacinpueden describirse gracias a un modelo de cincocompartimentos. Las variaciones de la ventilacin alveolar y/o delgasto cardaco modifican la absorcin, ladistribucin y la eliminacin de los halogenados. Durante la induccin y despus el despertar dela anestesia, los reglajes del FGF y de la fraccinadministrada de halogenados permiten optimizarsu administracin. La presencia de un analizador de gases esindispensable en el control de la anestesia conhalogenados. Es posible un aprendizaje por simulacingracias a programas informticos como el GasMan.

Absorcin y distribucin de los anestsicos halogenados E 36-100-E-10


las concentraciones administradas, as como los par-metros hemodinmicos y ventilatorios [13].

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S. Roullet, Praticien hospitalier.M. Biais, Praticien hospitalier.F. Sztark, Professeur des Universits, praticien hospitalier ([email protected]).Service danesthsie-ranimation 1, Centre hospitalier universitaire de Bordeaux, place Amlie-Raba-Lon, 33076 Bordeaux cedex,France.

Cualquier referencia a este artculo debe incluir la mencin del artculo original: Roullet S., Biais M., Sztark F. Absorption et distribution desanesthsiques halogns. EMC (Elsevier Masson SAS, Paris), Anesthsie-Ranimation, 36-100-E-10, 2010.

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Variaciones ventilatorias y circulatoriasEfectos de variaciones aisladas de la ventilacin alveolarEfectos de variaciones aisladas del gasto cardacoEfectos de variaciones combinadas de la ventilacin y de la perfusinAnomalas de la relacin ventilacin-perfusin

Influencia del circuito anestsicoInfluencia del flujo de gas frescoInfluencia de las variaciones ventilatorias en circuito cerrado

Eliminacin de los gases en el despertarAplicaciones prcticasDe la induccin al despertar de la anestesiaAportacin de los analizadores de gasesEnseanza y simulacin

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