Funktionel nær-infrarød spektroskopi i hjertekirurgi for voksne

Perioperativ cerebral skade er en almindelig og betydelig komplikation hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi. 1,2 Under hjertekirurgi kan der opstå cerebral skade som følge af hypoperfusion, cerebral emboli og/eller betændelse. 3 Disse intraoperative cerebrale skader kan vise sig som postoperativ neurokognitiv dysfunktion (f.eks. nedsat hukommelse og opmærksomhed, humørsvingninger), slagtilfælde, delirium, synsfeltsvigt og koma. 4 Omkring 1 % til 4 % af hjertekirurgiske patienter med lukkede kammer hjerteprocedurer er komplicerede med slagtilfælde. Hyppigheden af ​​slagtilfælde stiger markant til omkring 8% til 9% i åbent kammer (f.eks. klapkirurgi) eller kombinerede/komplekse procedurer. Disse patienter med neurologisk skade er forbundet med øget postoperativ mortalitet, forlænget intensivafdeling, hospitalsophold, nedsat livskvalitet og nedsat langtidsoverlevelse. 4 På trods af fremskridt inden for kirurgiske teknikker og perioperativ behandling, der har ført til et progressivt fald i hjertekirurgisk dødelighed siden 1980'erne1,5,6, er forekomsten af ​​postoperative neurologiske komplikationer forblevet relativt uændret. Dette er i høj grad relateret til manglen på effektiv overvågning og intervention til at opdage og afbøde intraoperativ cerebral skade.

En potentielt behandlelig årsag til cerebral skade under hjertekirurgi er hypoperfusionsrelateret infarkt/iskæmi. 7 Vandskel, eller grænsezone, er beliggende langs grænsezoner mellem territorier af to store cerebrale arterier (f.eks. den midterste og bageste, eller de forreste og mellemste cerebrale arterier), hvor der findes terminale arteriolære anastomoser, som er mere modtagelige for hypoperfusionsrelateret infarkt/ iskæmi. 8 Disse hypoperfusionsrelaterede skader kan potentielt behandles ved at øge systematisk blodtryk, hvis disse skader identificeres tidligt. Tidligere undersøgelse har brugt elektroencefalografi til at påvise intraoperativ hjerneskade ved vandskelområdet9, men den kliniske anvendelighed af elektroencefalografi er begrænset på grund af dens besværlige opsætning og komplekse logistik. Som sådan sigter denne undersøgelse på at bruge en ny multikanal fNIRS til at detektere og overvåge cerebral iltning ved flere hjerneregioner samtidigt for voksne patienter, der gennemgår under hjertekirurgi. Denne undersøgelse vil øge erfaringerne med at bruge fNIRS som et monitoreringsværktøj i hjertekirurgi og forbedre forståelsen af ​​det cerebrale skademønster under hjertekirurgi.

Multikanal funktionel nær infrarød spektroskopi (fNIRS) er en ny hjernebilledteknik til at måle hæmodynamiske ændringer på den kortikale overflade. Under erhvervelsen af ​​fNIRS-data udsendes lys (600-900 nm) fra lyskilder, der kan passere gennem kraniet og nå cortex. Fotoner reflekteret fra cortex kan detekteres og kvantificeres af detektorer placeret tæt på kilderne. Lys absorberes hovedsageligt af iltet hæmoglobin og deoxygeneret hæmoglobin, som har forskellige absorptionsspektre. Ændringer i koncentrationerne af oxy- og deoxyhæmoglobin afledt af neuronal aktivering kan kvantificeres ved hjælp af to eller flere bølgelængder. De tidlige undersøgelser har vist, at brugen af ​​to-kanals cerebral nær-infrarød spektroskopi kan undgå dyb cerebral desaturation og er forbundet med betydeligt færre forekomster af større organdysfunktion. 10 En væsentlig begrænsning ved NIRS med to kanaler er imidlertid, at sensorplacering i øjeblikket er begrænset til panden, hvor kun frontallapperne overvåges. En sådan placering forhindrer overvågning af det kritiske posteriore vandskel ved overgangen mellem de forreste, midterste og posteriore cerebrale arterier og resulterer i uopdaget slagtilfælde på trods af, at patienterne har normal cerebral iltning under hele operationen. Manglen på omfattende kortikal dækning af de vigtige hjerneregioner såsom vand-shed område begrænser også anvendeligheden af ​​to kanaler NIRS som et forskningsværktøj til at vurdere regional cerebral flow og metabolisme under hjertekirurgi. Multichannel fNIRS tilbyder en række fordele til at vurdere kirurgiske patienter intraoperativt, herunder dens høje tidsmæssige opløsning (~100ms), lave omkostninger og portabilitet. Multichannel fNIRS tillader op til 64 kanaler med realtidsdataindsamling og -fortolkning, hvilket tillader passende rumlige og tidsmæssige opløsninger til at vurdere hjerneregionerne i risiko intraoperativt. I denne undersøgelse vil kun 16 kanaler blive brugt til at vurdere hjernens iltning.

fNIRS-systemet i denne undersøgelse er en klasse I Health Canada-godkendt enhed (NIRx NIRScout 64x32 Laser/LED 4-bølgelængde fNRIS-system, info: https://nirx.net/nirscout). Det varmer ikke op og kan heller ikke skade synet. Denne kommercielt tilgængelige enhed er blevet brugt sikkert i tidligere undersøgelser i neonatalbefolkningen i Western (WREM #: 111168, 113443) og andre undersøgelser offentliggjort i litteraturen. Denne enhed er godkendt til overvågning af hjerneiltning hos mennesker.

Et enkelt sted, prospektivt observationsstudie, hvor patienter, der gennemgår hjertekirurgiske procedurer, vil blive overvåget ved hjælp af multikanal fNIRS-monitorering for at vurdere cerebral iltning i områder af hjernen, der er modtagelige for skade under hjertekirurgi. Der vil ikke blive brugt nogen intervention i denne undersøgelse. I alt 40 patienter vil blive inkluderet i undersøgelsen og modtage denne overvågning under operationen. Der vil ikke være nogen randomisering og ingen yderligere ændringer i standardbehandlingen.

Patienter, der accepterer at deltage i denne undersøgelse, vil modtage hjernemonitorering i form af multikanal fNIRS-monitorering, som ikke er standardbehandling. Dette består i at bære NIRS-hætten, der vil blive placeret på patientens hoved i henhold til internationale operationelle retningslinjer og vil blive fastgjort til det temporale område af patientens pande. NIRS-hætten er fuldstændig ikke-invasiv og udgør ikke nogen yderligere risiko for patienten. Monitorering vil blive påbegyndt før induktion af anæstesi.