Randomized Clinical Trial of the Effect of Supplemental Opioids in Procedural Sedation with Propofol on Serum Catecholamines

Objectives The objective was to assess the effect on stress biomarkers of supplemental opioid to a standard propofol dosing protocol for emergency department (ED) procedural sedation (PS). The hypothesis was that there is no difference in the change in serum catecholamines between PS using propofol with or without supplemental alfentanil. Methods This was a randomized, nonblinded pilot study of adult patients undergoing PS in the ED for the reduction of fractures and dislocations. Patients with pain before the procedure were treated with intravenous (IV) morphine sulfate until their pain was adequately treated for at least 20 minutes before starting the procedure. Patients were randomized to receive either 10 μg/kg alfentanil followed by 1 mg/kg propofol, followed by 0.5 mg/kg every 3 minutes as needed, or propofol only, dosed in similar fashion without supplemental alfentanil. Doses, vital signs, nasal end-tidal CO2 (ETCO2), pulse oximetry, and bispectral electroencephalogram (EEG) analysis scores were recorded. Subclinical respiratory depression was defined as a change in ETCO2 > 10 mm Hg, an oxygen saturation of < 92% at any time, or an absent ETCO2 waveform at any time. Clinical events related to respiratory depression were noted during the procedure, including the addition of or increase in the flow rate of supplemental oxygen, the use of a bag–valve–mask apparatus, airway repositioning, or stimulation to induce breathing. Blood was drawn 1 minute prior to the administration of the medications for PS and again 1 minute after completion of the procedure for which the patient was sedated. Serum was tested for total catecholamines, epinephrine, norepinephrine, and dopamine. Postprocedure, patients were asked to report any pain perceived during the procedure. Data were analyzed using descriptive statistics, Wilcoxon rank sum tests, and chi-square tests, as appropriate. Results Twenty patients were enrolled; 10 received propofol and 10 received propofol with alfentanil. No clinically significant complications were noted. Subclinical respiratory depression was seen in four of 10 (40%) patients in the propofol group and five of 10 (50%) patients in the propofol/alfentanil group (effect size = −10%, 95% confidence interval [CI] = −53% to 33%). There was no difference in the rate of clinical signs of respiratory depression between the two groups. Pain during the procedure was reported by two of 10 (20%) patients in the propofol group and five of 10 (50%) patients in the propofol/alfentanil group (effect size = −30%, 95% CI = −70% to 10%). Recall of some part of the procedure was reported by 0 of 10 (0%) patients in the propofol group and five of 10 (50%) of patients in the propofol/alfentanil group (effect size = −50%, 95% CI = −81% to −19%). There was no difference in the baseline or postprocedure catecholamine levels between the groups. Conclusions No difference in serum catecholamines was detected immediately after PS between patients who receive propofol with and without supplemental opioid in this small pilot study. PS using propofol only without supplemental opioid did not appear to induce markers of physiologic stress in this small pilot study. Resumen Ensayo Clinico Aleatorizado del Efecto sobre las Catecolaminas Sericas que Tiene el Suplemento de Opioides en el Procedimiento de Sedacion con Propofol Objetivos Valorar el efecto que, sobre los biomarcadores de estres, tiene el suplemento de los opioides a un protocolo de propofol con dosis estandar para los procedimientos de sedacion (PS) en el servicio de urgencias (SU). La hipotesis fue que no hay diferencias en el cambio de catecolaminas sericas en los PS entre el propofol con y sin suplemento de alfentanilo. Metodologia Estudio piloto aleatorizado no enmascarado en pacientes adultos en los que se llevo a cabo un PS en el SU para la reduccion de fracturas y luxaciones. Los pacientes con dolor antes del procedimiento se trataron con sulfato de morfina IV hasta que su dolor fue adecuadamente controlado al menos durante 20 minutos antes de iniciar el procedimiento. Los pacientes fueron asignados a recibir alfentanilo 10 μg/kg seguido de propofol 1 mg/kg, seguido de 0,5 mg/kg cada tres minutos si fuera necesario; o solo propofol a dosis similar sin el suplemento de alfentanilo. Se recogieron las dosis, las constantes vitales, el CO2 espiratorio nasal (end-tidal CO2 –ETCO2-), la pulsioximetria y el analisis del electroencefalograma (EEG) biespectral. Se definio la depresion respiratoria subclinica como un cambio en el ETCO2 > 10 mmHg, una saturacion de oxigeno < 92% en cualquier momento o una ausencia de la onda de ETCO2 en cualquier momento. Los eventos clinicos relacionados con la depresion respiratoria se anotaron durante el procedimiento, incluyendo la suma de o incremento en el porcentaje de suplemento de flujo de oxigeno, el uso de un dispositivo de ventilacion bolsa-valvula-mascara, la reposicion de la via aerea o la estimulacion para inducir la respiracion. Se obtuvo la sangre un minuto antes de la administracion de la medicacion para el PS, y otra vez un minuto tras completar el procedimiento para el cual el paciente habia sedado. Se midieron en el suero las catecolaminas, la adrenalina, la noradrenalina, y la dopamina. Posteriormente al procedimiento, se pregunto a los pacientes acerca de cualquier dolor percibido durante el procedimiento. Los datos se analizaron usando estadistica descriptiva, el test de Wilcoxon y el de la ji-cuadrado, segun fuera necesario. Resultados Se incluyeron 20 pacientes, 10 pacientes recibieron propofol y 10 recibieron propofol y alfentanilo. No se documentaron complicaciones clinicas significativas. Se vio depresion respiratoria subclinica en 4 de 10 (40%) pacientes en el grupo propofol y en 5 de 10 (50%) pacientes en el grupo propofol/alfentanilo (tamano del efecto −10%, IC 95% = −53% a 33%). No hubo diferencias en el porcentaje de signos clinicos de depresion respiratoria entre los dos grupos. Se documento dolor durante el procedimiento en 2 de 10 (20%) pacientes en el grupo propofol y en 5 de 10 (50%) pacientes en el grupo propofol/alfentanilo (tamano efecto −30%, IC 95% = −70% a 10%). Se documento recuerdo de alguna parte del procedimiento en 0 de 10 (0%) pacientes en el grupo propofol y 5 de 10 (50%) pacientes en el grupo propofol/alfentanilo (tamano efecto −50%, IC 95% = −81% a −19%). No hubo diferencias en los niveles de catecolaminas entre el momento inicial y tras el procedimiento entre los grupos. Conclusiones No se detectaron diferencias en las catecolaminas sericas inmediatamente tras el PS entre los pacientes que recibieron propofol con y sin suplemento de opioides en este pequeno estudio piloto. Los PS que usan propofol solo sin suplemento de opiaceos no parecieron inducir marcadores fisiologicos de estres.