Funkční blízká infračervená spektroskopie v kardiochirurgii dospělých

Perioperační poranění mozku je častou a významnou komplikací pacientů podstupujících kardiochirurgický výkon. 1,2 Během kardiochirurgie může dojít k poranění mozku v důsledku hypoperfuze, mozkové embolie a/nebo zánětu. 3 Tato intraoperační mozková poranění se mohou projevit jako pooperační neurokognitivní dysfunkce (např. zhoršená paměť a pozornost, změny nálady), mrtvice, delirium, deficity zorného pole a kóma. 4 Přibližně 1 % až 4 % kardiochirurgických pacientů s uzavřenými srdečními výkony jsou komplikované cévní mozkovou příhodou. Incidence cévní mozkové příhody se výrazně zvyšuje na přibližně 8 % až 9 % u otevřených komor (např. chlopenní chirurgie) nebo kombinovaných/komplexních výkonů. Tito pacienti s neurologickým poraněním jsou spojeni se zvýšenou pooperační mortalitou, prodlouženou dobou intenzivní péče, pobytem v nemocnici, sníženou kvalitou života a sníženým dlouhodobým přežitím. 4 Navzdory pokroku v operačních technikách a perioperační péči, který od 80. let 20. století vedl k progresivnímu poklesu úmrtnosti na kardiochirurgické operace1,5,6, zůstal výskyt pooperačních neurologických komplikací relativně nezměněn. To do značné míry souvisí s nedostatkem účinného monitorování a intervence k detekci a zmírnění intraoperačního poranění mozku.

Jednou z potenciálně léčitelných příčin poškození mozku během srdeční chirurgie je infarkt/ischemie související s hypoperfuzí. 7 Povodí neboli hraniční zóna se nachází podél hraničních zón mezi územími dvou hlavních mozkových tepen (např. střední a zadní nebo přední a střední mozkové tepny), kde existují terminální arteriolární anastomózy, které jsou náchylnější k hypoperfuznímu infarktu/ ischemie. 8 Tato poranění související s hypoperfuzí jsou potenciálně léčitelná zvýšením systematického krevního tlaku, pokud jsou tato poranění včas identifikována. Předchozí studie používala elektroencefalografii k detekci intraoperačního poranění mozku v oblasti rozvodí9, ale klinická využitelnost elektroencefalografie je omezená kvůli její těžkopádnému nastavení a složité logistice. Tato studie se jako taková zaměřuje na použití nového vícekanálového fNIRS k detekci a monitorování okysličení mozku ve více oblastech mozku současně u dospělých pacientů podstupujících srdeční operaci. Tato studie rozšíří zkušenosti s používáním fNIRS jako monitorovacího nástroje v kardiochirurgii a zlepší porozumění vzoru poranění mozku během kardiochirurgie.

Vícekanálová funkční blízko infračervená spektroskopie (fNIRS) je nově vznikající technika zobrazování mozku k měření hemodynamických změn na povrchu kůry. Během získávání dat fNIRS je světlo (600-900 nm) vyzařováno ze světelných zdrojů, které může procházet lebkou a dosáhnout kůry. Fotony odražené od kůry mohou být detekovány a kvantifikovány detektory umístěnými v těsné blízkosti zdrojů. Světlo je absorbováno hlavně okysličeným hemoglobinem a deoxygenovaným hemoglobinem, které mají odlišná absorpční spektra. Změny v koncentracích oxy- a deoxy-hemoglobinu odvozené z neuronální aktivace lze kvantifikovat pomocí dvou nebo více vlnových délek. První studie ukázaly, že použití dvoukanálové cerebrální blízké infračervené spektroskopie může zabránit hluboké mozkové desaturaci a je spojeno s výrazně menším výskytem dysfunkce hlavních orgánů. 10 Jedním z hlavních omezení dvoukanálového NIRS je však to, že umístění senzoru je v současnosti omezeno na čelo, kde jsou monitorovány pouze čelní laloky. Takové umístění brání monitorování kritického zadního rozvodí v místě spojení přední, střední a zadní mozkové tepny a vede k nedetekované cévní mozkové příhodě navzdory tomu, že pacienti mají během operace normální mozkovou oxygenaci. Nedostatek komplexního kortikálního pokrytí důležitých oblastí mozku, jako je oblast povodí, také omezuje použitelnost dvou kanálů NIRS jako výzkumného nástroje pro hodnocení regionálního cerebrálního průtoku a metabolismu během srdeční chirurgie. Vícekanálový fNIRS nabízí řadu výhod pro peroperační hodnocení chirurgických pacientů včetně vysokého časového rozlišení (~100 ms), nízké ceny a přenositelnosti. Vícekanálový fNIRS umožňuje až 64 kanálů získávání a interpretace dat v reálném čase, což umožňuje adekvátní prostorové a časové rozlišení pro intraoperační posouzení rizikových oblastí mozku. V této studii bude k hodnocení okysličení mozku použito pouze 16 kanálů.

Systém fNIRS v této studii je zařízení třídy I schválené Health Canada (NIRx NIRScout 64x32 Laser/LED systém fNRIS 4 vlnové délky, info: https://nirx.net/nirscout). Nezahřívá se ani nemůže poškodit zrak. Toto komerčně dostupné zařízení bylo bezpečně používáno v předchozích studiích u novorozenecké populace na Western (WREM #: 111168, 113443) a dalších studiích publikovaných v literatuře. Tento přístroj je schválen pro monitorování okysličení mozku u lidí.

Jednomístná, prospektivní, observační studie, kde budou pacienti podstupující kardiochirurgické výkony monitorováni pomocí vícekanálového monitorování fNIRS za účelem posouzení cerebrální oxygenace v oblastech mozku, které jsou náchylné k poranění během srdeční operace. V této studii nebude použita žádná intervence. Do studie bude zahrnuto celkem 40 pacientů, kteří budou během operace monitorováni. Nebude žádná randomizace ani žádné další změny standardu péče.

Pacienti, kteří souhlasí s účastí v této studii, obdrží monitorování mozku ve formě vícekanálového monitorování fNIRS, které není standardní péčí. To spočívá v nošení čepice NIRS, která bude umístěna na hlavu pacienta podle mezinárodních operačních směrnic a bude připevněna k temporální oblasti čela pacienta. Čepice NIRS je zcela neinvazivní a nepředstavuje pro pacienta žádné další riziko. Monitorování bude zahájeno před zahájením anestezie.