Evaluation of transdermal fentanyl and intra-articular morphine as an analgesic regimen for sheep in orthopedic research

Ein optimales intra- und postoperatives Schmerzmanagement für Versuchstiere ist aus ethischen und tierschutzrechtlichen Gründen unerlässlich. Für schmerzhafte Eingriffe, wie sie in der orthopädischen Forschung häufig vorgenommen werden, werden im Schmerz- management meist Opioide eingesetzt. Die Anwendung von Opioiden bei Schafen wird kontrovers diskutiert und entsprechend gibt es diesbezüglich keine einheitlichen Empfehlungen. Ziel dieser Untersuchung war es, die Anwendung von Opioiden beim Schaf unter experimentellen Bedingungen zu untersuchen. In einer vergleichenden Studie mit 18 Merinoschafen wurden drei verschiedene Analgesieregime miteinander verglichen: Als Basisanalgesie (Behandlungsgruppe KK) wurde präoperativ Ketoprofen (3 mg/kg i.v.), intraoperativ Ketamin (8 mg/kg/h i.v.) und Metamizol (25 mg/kg verdünnt i.v.) sowie postoperativ 3 Tage Ketoprofen (3 mg/kg/d i.m.) verabreicht. Den Tieren aus Behandlungsgruppe KF wurden zusätzlich zur Basisanalgesie 12h präoperativ Fentanylpflaster (2 µg/kg/h) appliziert. Behandlungsgruppe KM erhielt zusätzlich intraoperativ eine intraartikuläre Morphininjektion (0,1 mg/kg). Zur Bewertung der analgetischen Wirksamkeit der unterschiedlichen Analgesieregime wurden intraoperativ arterieller Blutdruck und Herzfrequenz gemessen. Postoperativ wurden die Schmerzen der Tiere morgens und abends über vier Tage mit einer numerischen Bewertungstabelle (Pain Score) anhand von Verhaltensmerkmalen beurteilt. Zusätzlich wurde der Fentanylspiegel im Blut gemessen und auf unerwünschte Wirkungen geachtet. Die Applikation des Fentanylpflasters bewirkte intraoperativ einen Abfall der Herzfrequenz, während diese in den anderen Behandlungsgruppen im OP-Verlauf anstieg. Der Blutdruck stieg bei allen Tieren als Reaktion auf die schmerzhaften Stimuli während des Eingriffs deutlich an. Der Einfluss des Fentanylpflasters auf die intraoperative Analgesie wird daher als geringgradig eingeschätzt. In der postoperativen Phase wurden in der Gruppe KF insbesondere ab dem dritten Tag bessere Ergebnisse im Pain Score erzielt als in den anderen Behandlungsgruppen. In den ersten beiden Tagen postoperativ wurde in Gruppe KF die Bewertung mit dem Pain Score durch die auftretenden Verhaltensauffälligkeiten, wie Sedation, Flehmen und verändertes Bewegungsverhalten, erschwert. Die gemessenen Fentanylspiegel waren während der ersten 24h postoperativ, im Vergleich zu bereits publizierten Daten, stark erhöht und erreichten erst am dritten und vierten Tag die zu erwartenden Werte. Die positiven Effekte des Fentanyls auf die postoperative Analgesie wurden somit von den auftretenden Nebenwirkungen durch teilweise stark erhöhte Wirkspiegel überlagert. Die Anwendung des Fentanylpflasters kann daher nur eingeschränkt empfohlen werden. Eine analgetische Wirksamkeit von intraartikulär appliziertem Morphin bei Schafen konnte in der vorliegenden Studie nicht gezeigt werden.Optimal intra- and postoperative pain management for laboratory animals is essential for ethical and animal welfare reasons. For painful procedures, as they are often performed in orthopedic research, opioids are commonly administered for pain relief. There is some controversy over the use of opioids in sheep and accordingly there are no consistent recommendations in this respect. The aim of this study was to investigate the use of opioids in sheep under experimental conditions. In a comparative study with 18 Merino sheep three analgesic regimens were compared: For basic analgesia (treatment group KK) ketoprofen (3 mg/kg i.v.) was administered preoperatively, while during surgery ketamine (8 mg/kg/h i.v.) and dipyrone (25 mg/kg deluted i.v.) and 3 days postoperatively ketoprofen (3 mg/kg/d i.m.) were applied. In treatment group KF fentanyl patches (2 µg/kg/h) were administered 12h preoperatively and treatment group KM received an intraoperative intra-articular injection of morphine (0,1 mg/kg) in addition to the basic analgesia. To assess the analgesic efficacy of the different analgesic regimens, heart rate and arterial blood pressure were measured during surgery. In the following four days after surgery, pain was recorded with a numeral rating scale (pain score) on the basis of behavioural traits. In addition, plasma levels of fentanyl were measured and possible adverse effects were monitored as well. The application of the fentanyl patches caused an intraoperative drop in heart rate, while the heart rate increased in the other treatment groups during the surgical procedure. The blood pressure rose significantly in all animals in response to the painful stimuli during surgery. The influence of fentanyl patches on intraoperative analgesia, therefore, can be considered as mild. In the postoperative period, in particular from the third day on, better results in pain score were achieved in group KF than in the other treatment groups. In the first two days after surgery behavioural problems, such as sedation, flehmen and altered movement behaviour, made the assessment of the pain score in treatment group KF more difficult. The fentanyl levels measured during the first 24h postoperatively were highly increased, compared to data already published, and showed the expected values only on the third and fourth day. The positive effects of fentanyl on postoperative analgesia were thereby overlaid with the side effects of highly elevated blood levels. The use of fentanyl patches can therefore not be recommended unconditionally. An analgesic efficacy of intra-articular administered morphine in sheep could not be shown in the present study