Neuroimaging Riziko pooperačního deliria

Delirium je kolísavá porucha vědomí s doprovodnými poruchami pozornosti, kognice, vnímání, emoční regulace, psychomotorických schopností a také regulace cyklu spánek-bdění. Delirium se často vyskytuje po operaci v celkové anestezii a představuje častou pooperační komplikaci u starších pacientů (>=65 let). „Pooperační delirium“ (POD) označuje výskyt deliria již v časovém bodě bezprostředně po operaci, tj. při vynoření z celkové anestezie, a do 30 dnů po operaci. Hlášený výskyt POD je velmi variabilní, pohybuje se od 10 % do 70 % v závislosti na věku pacientů, diagnostických kritériích a typu operace. Zvláště zranitelní jsou nejstarší pacienti s lékařsky nejsložitějšími případy, kteří podstupují operaci srdeční, cévní nebo zlomeniny kyčle. POD je spojena s funkčním poklesem; byla hlášena lineární souvislost mezi mortalitou a počtem dnů v deliriu. Bylo také prokázáno, že POD zvyšuje riziko demence až 10krát spolu s 2násobným zvýšením rizika institucionalizace a úmrtí. POD prodlužuje celkovou dobu hospitalizace a je spojen s více než zdvojnásobením ročních nákladů na léčbu. Existuje tedy snaha objasnit mechanismy POD a identifikovat rizikové faktory, které mohou usnadnit adekvátní řízení péče o pacienta s cílem snížit výskyt POD, a to jak z hlediska zdraví, tak z hlediska nákladů.

Bylo identifikováno několik rizikových faktorů pro POD, které lze kategorizovat do dvou skupin podle toho, kdy se vyskytují ve vztahu k chirurgickému zákroku. Předoperační „základní“ rizikové faktory pro POD zahrnují vyšší věk, již existující kognitivní poruchy, senzorické a funkční poruchy, užívání psychofarmak, anamnézu velké depresivní poruchy (MDD), pobyt v ústavu a větší komorbiditu, zejména s ohledem na kardiovaskulární onemocnění. Peri-/intraoperační „precipitační“ rizikové faktory zahrnují perioperační bolest, neznalost prostředí, typ operace, narušený spánek, dávkování anestetika, použití katetru močového měchýře a typ používaných léků. Individuální riziko POD bylo modelováno jako součet těchto výchozích a vyvolávajících rizikových faktorů, kde zvýšená zátěž výchozích předoperačních faktorů vyžaduje méně peri/intraoperačních vyvolávajících faktorů k vyvolání POD. Tato interakce mezi základní linií a vyvolávajícími faktory vychází z hypotézy neurální funkční rezervy, která naznačuje, že schopnost jedince tolerovat situace, které zahrnují stres mozku nebo „zranění“ mozku, závisí na jeho základní funkční rezervě – což představuje „odolnost“ pacienta. Výchozí předoperační rizikové faktory POD lze považovat za faktory, které snižují rezervu nebo odolnost pacienta, a peri-/intraoperační „urychlující“ rizikové faktory lze považovat za hlavní příklady situací zahrnujících stres na mozek. Nízká funkční rezerva se ukázala jako nezávislý rizikový faktor pro POD. Proto je vysoce opodstatněné vyšetřování základních předoperačních neurologických poruch, které mají vliv na snížení odolnosti pacienta vůči peri-/intraoperačním stresorům – a zvyšují jejich riziko POD. Vyšetřovatelé posoudí, zda dvě potenciální základní předoperační neurální poškození přispívají k pacientovu riziku POD.

Glymfatický systém je nedávno objevený systém čištění odpadních látek v mozku, který využívá perivaskulární kanály k proplachování mozkomíšního moku (CSF) skrz a pryč z mozkového parenchymu, přičemž s sebou bere odpadní produkty a extracelulární metabolity, čímž v podstatě čistí mozek. Vodní kanály aquaporinu-4 umístěné na astrocytárním konci tvoří podstatnou součást tohoto systému a usnadňují pohyb CSF z perivaskulárních prostorů do intersticiálního prostoru. K posouzení aspektů funkce glymfatického systému u lidí je k dispozici malý počet neinvazivních opatření. První opatření bylo navrženo tak, že rychlé získání fMRI (TR<400 ms) - s hraničním okrajem objemu (tj. řezem 0) umístěným na úrovni čtvrté komory - umožňuje detekci přítoku tekutiny přicházející na okraj hlasitost zobrazení s vysokou intenzitou signálu. Bylo zjištěno, že získaný CSF signál s pomalými oscilacemi kolem 0,05 Hz má výrazně vyšší amplitudu během spánku vs. bdění, řízený pomalými nervovými oscilacemi v delta rozsahu (~1-4Hz) a byl antikorelovaný s fluktuacemi v globální šedé hmota TUČNÝ signál. Snížení této antikorelace bylo hlášeno u pacientů s Parkinsonovou nemocí a významně souviselo s nižší kognitivní výkonností na nástroji Montreal Cognitive Assessment. Byl hlášen vztah mezi sníženým globálním propojením toku BOLD-CSF a závažností onemocnění malých cév související se zvýšenou dilatací perivaskulárního prostoru. Globální spojení BOLD-CSF by tedy mohlo poskytnout indikaci zhoršeného glymfatického transportu.

Druhý nedávný přístup byl vyvinut s použitím difúzního tenzorového zobrazování (DTI) difúzně vážených obrazů k vyhodnocení pohybu molekul vody podél hlubokých medulárních žil a jejich doprovodných perivaskulárních prostor probíhajících kolmo ke stěnám komor na příčném řezu na úrovni laterálního komorová tělesa. V tomto místě distribuce různých typů vláken umožňuje rozlišit difuzivitu vody podél perivaskulárního prostoru nezávisle na difuzi v kortikofugálních projekčních vláknech corona radiata (probíhajících v kraniokaudálním směru, tj. v ose z) a vyšších asociačních vláknech podélných svazků ( probíhající v předozadním směru, tedy v ose y). Tento přístup, nazývaný metoda „DTI-ALPS“, tj. „zobrazení difuzního tenzoru podél perivaskulárního prostoru“, může neinvazivně měřit glymfatický transport (tj. průtok mozkomíšního moku perivaskulárním prostorem) v tomto specifickém místě, jako je perivaskulární prostor probíhá kolmo jak na projekční, tak na asociační vlákna. Oblasti zájmu jsou nejprve ručně označeny z T1-váženého skenu, aby se změřila difuzivita uvnitř těchto vláken ve třech směrech (x, y a z). Perivaskulární difuze může být hodnocena nezávisle na difuzi podél projekčních a asociačních oblastí identifikací poměru střední difuzivity na ose x v obou oblastech k průměrné difuzivitě těchto oblastí v osách kolmých k ose x a vláknitým drahám, tj. osa y pro projekční vlákna a osa z pro asociovaná vlákna.

Perioperační faktory, jako je typ GA, v kombinaci s různými dalšími perioperačními faktory mohou změnit pooperační mozkové funkce ovlivněním glymfatického systému. Dysfunkce tohoto systému, který odstraňuje škodlivé metabolity z mozku, může vést k neurologickým poruchám a neurozánětům. Snížený transport glymfatického systému vede ke zvýšené akumulaci amyloidu-beta a tau, což vyvolává neurozánět vedoucí k řetězci procesů, které končí poškozením neuronů. Pooperační zvýšení amyloidu-beta a tau bylo hlášeno a ukázalo se, že je rizikovým faktorem pro POD. Jak je uvedeno výše, různá anestetika mají rozdílné účinky na glymfatický systém a typ anestetika se ukázal jako rizikový faktor pro POD u pacientů. Těkavá anestetika, jako je isofluran nebo sevofluran, mají vyšší šanci způsobit POD, zatímco intravenózní anestetika, jako je dexmedetomidin a propofol, mají zdánlivě spíše ochranný účinek proti POD.

Starší pacienti, ale ne mladí lidé, jsou vysoce citliví na POD, což vyvolává otázku, proč je tato skupina selektivně citlivá. Jak bylo nastíněno dříve, předoperační rizikové faktory pro POD zahrnují preklinickou Alzheimerovu chorobu, mozkové mikroembolie, vaskulární demenci, hyperglykémii a další neurovaskulární onemocnění nebo neurodegeneraci, z nichž všechny vykazují poruchu glymfatického transportu. Stárnutí je spojeno s degenerativními změnami, jako je depolarizovaný nebo downregulovaný aquaporin-4, spánková deprivace a snížená cerebrovaskulární pulsatilita, z nichž všechny mají potenciál zhoršit transport glymfatického systému. V souladu s hypotézou funkční rezervy bylo navrženo, že citliví pacienti s rizikem POD mají již existující poškození glymfatického systému, které postupuje pomalu bez významného kognitivního poškození, a že perioperační rizikové faktory zhoršují již existující poškození glymfatického systému nad rámec kompenzace. limit, což má za následek významné kognitivní změny. Tato teorie naznačuje, že základní předoperační měření transportu glymfatického systému mohou být informativní o riziku POD. Naším primárním cílem je prozkoumat, zda základní předoperační měření transportu glymfatického systému mohou být užitečná při identifikaci pacientů s rizikem POD, s využitím dvou neinvazivních měření založených na MR popsaných výše.

Celkovým cílem této studie je prozkoumat potenciální základní patobiologické mechanismy, které přispívají k POD, dále porozumět mechanismům této časté poruchy u starších osob a zlepšit perioperační péči a management pacienta. Bude posouzeno, zda porucha transportu glymfatického systému na předoperační výchozí linii může být informativní pro riziko POD. Všechny cílové hodnoty budou posouzeny na předoperačním začátku. Posouzení, zda je pacient klasifikován jako „pacient s POD“ nebo „pacient bez POD“, je založeno na diagnóze deliria v kterémkoli z pěti dnů po operaci (včetně dne operace).