Cerebral Monitor guidet terapi på cerebrale resultater efter hjertekirurgi

Neurologisk og kognitiv tilbagegang forbliver almindelige komplikationer, der negativt påvirker patienternes resultat efter hjertekirurgi. Ved at inkorporere en hjernemonitor, der måler cerebralt iltindhold i vores perioperative behandling, sigter vi mod at mindske postoperative neurologiske og kognitive underskud og forbedre livskvaliteten i denne patientpopulation. Vi sigter også på at afdække, hvordan den kompromitterede hjerne ændrer sit stofskifte som reaktion på iskæmisk skade, og hvordan denne nye information kan guide nye forebyggende behandlingsmetoder til sårbare patienter.

Kort fortalt er cerebral nær-infrarød spektroskopi (NIRS) eller cerebral oximetri en ikke-invasiv monitor, der estimerer cerebral iltning gennem målinger af regional venøs mætning. Den er baseret på måling af intravaskulær oxyhæmoglobinfraktion i en lille prøve af hjernebarken gennem kraniet ved hjælp af nær-infrarødt lysspektroskopi. Cerebral oximetri undersøger alt reflekteret lys, fra både pulserende arterielt og ikke-pulserende venøst ​​blod, uden at kræve pulsatilitet, hvorfor cerebral oximetri kan fortsætte med at overvåge hjernens iltning under både CPB og cirkulationsstop. Med denne fordel er cerebral oximetri i vid udstrækning brugt i vores daglige hjerteanæstesi, rutinemæssigt til operationer, der kræver cirkulationsstop, og til andre elektive CABG- og ventilerstatnings-/reparationsoperationer i nogle institutioner. På trods af dens brede anvendelse, eksisterer der stadig kontroverser i dens fortolkning og evne til at optimere cerebralt resultat efter hjertekirurgi. Nøglespørgsmål, der skal besvares, er: 1) desaturationstærsklen forbundet med dårlig prognose; 2) den absolutte desaturationsværdi, ved hvilken det uønskede kliniske resultat stiger, og 3); hvis den relative tendens er vigtigere for at signalere nærmer sig forringelse. Alle disse spørgsmål er relevante for vores kliniske praksis, men forbliver ubesvarede. Vores forskningsstudie sigter mod at tage et første skridt mod identifikation af den ideelle metode til at bruge cerebral oximetri i hjerteoperationer til at forbedre neurologiske resultater gennem øget præcision i styring af hæmodynamiske såvel som laboratorieværdier gennem en behandlingsalgoritme.

Den anden komponent i denne undersøgelse inkorporerer metabolomisk profilering, da vi forfiner den perioperative behandling af hjertekirurgipatienter for at forbedre deres cerebrale resultat. På trods af en enorm forskningsindsats gennem de sidste årtier er der i øjeblikket ingen specifik og enkelt neurologisk biomarkør (eller paneler af biomarkører), der er blevet valideret til klinisk brug. I mellemtiden er neuro-imaging (CT og MR) fortsat guldstandarden for diagnosticering af cerebral skade. Organspecifikke biomarkører, hvis de identificeres, har potentialet til at være en pålidelig og omkostningseffektiv metode til at diagnosticere, vejlede behandling, klassificere sværhedsgraden af ​​slagtilfælde, forudse kognitiv funktion og forudsige komplikationer. For nylig har metabolomisk profilering muliggjort omfattende analyser af ændringer i udvælgelsen af ​​metabolisk brændstof i en række forskellige modeller, herunder kardioplegistop. Fremskridt inden for analytisk teknologi har muliggjort kvantitativ analyse af flere hundrede metabolitter i en enkelt måling med høj gennemstrømning og følsomhed.

Metabolomisk profilering indebærer kvantificering af småmolekylære metabolitter fra kropsvæsker eller væv i et enkelt trin og har potentialet til tidlig diagnose, terapiovervågning og undersøgelse af patogenesen af ​​forskellige sygdomme. Denne biomarkørdetektion udføres i celler, væv eller biovæsker ved enten nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi eller massespektrometri (MS), som derefter gennemgår multivariat dataanalyse. Jung et al., ved hjælp af 1H-NMR-spektropi kombineret med multivariat statistisk analyse vurderede patienter med slagtilfælde. I denne undersøgelse blev forstyrret metabolisk mønster i både plasma og urin fra patienter med kendte cerebrale infarkthændelser vurderet til at identificere et specifikt proteom forbundet med slagtilfælde. En lignende undersøgelse er blevet udført med en bredere kvantificering af neuroproteomik ved hjælp af en gnavermodel. Biomarkørprognostisk for akut nyreskade hos patienter, der gennemgår kardiopulmonal bypass (CPB) er også blevet undersøgt. På trods af dets potentiale for bred anvendelse, har metabolomisk profilering ikke set sin udnyttelse til at vejlede neurobeskyttende behandling hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi. Vi mener, at den unikke kombination af disse to metoder udgør en værdifuld mulighed ikke kun for at forbedre patientens neurokognitive resultat, men også for at få indsigt i, hvilke biomarkører der repræsenterer cerebral iskæmi eller andre tegn på cerebral skade.

Vores specifikke mål er at: 1. Vurdere den transcerebrale metabolomiske profil og neurokognitive udfald som respons på cerebral skade hos patienter, der overvåges og behandles i henhold til cerebral oximetri (NIRS) og dem, der netop er overvåget med NIRS.

Baseret på tilgængelig litteratur er vores arbejdshypotese, at sammenlignet med kun overvågede patienter, vil cerebral brændstofudnyttelse blive forskelligt påvirket hos patienter, der overvåges og behandles ved nøje at følge en specifik neurobeskyttende algoritme.

1.a. Test plasmakoncentrationerne af metabolitter, der repræsenterer aminosyre-, kulhydrat-, energi-, lipid- og nukleotidvejene ved hjælp af nuklear magnetisk resonans (NMR) og massespektrometri.

1.b. Sammenlign den neurokognitive funktion af behandlede og ubehandlede patienter ved hjælp af et omfattende testbatteri bestående af 5 vurderingsmodaliteter ved baseline, på udskrivelsestidspunktet og 6 uger postoperativt.