Multi-kanal tidsopløst funktionel nær infrarød spektroskopi til forebyggelse af perioperativ hjerneskade

Peroperativt slagtilfælde er en betydelig komplikation efter operation. Desværre forekommer skjult slagtilfælde hos én ud af fjorten ældre patienter efter ikke-hjertekirurgi og er forbundet med en øget risiko for langvarig kognitiv tilbagegang. Ydermere er perioperativt åbenlyst slagtilfælde forbundet med en 8-fold stigning i perioperativ dødelighed, forlænget hospitalsopholdslængde og nedsat livskvalitet. Ved skulderoperationer udført i strandstolsposition kan der på grund af systemisk hypotension og reduktion i cerebralt perfusionstryk, cerebrale desaturationshændelser og nedsat cerebral autoregulering forekomme hos op til 80 % af patienterne. Det meste perioperative slagtilfælde i ikke-hjertekirurgi er iskæmisk og er relateret til hjernehyperfusion. Det er vigtigt, at hjernehyperfusion potentielt kan modificeres med simple foranstaltninger, såsom at øge systemisk blodtryk (BP), hvis hjerneiskæmi identificeres tidligt nok. Men bevidst hypertension er ikke blottet for risiko, og der er i øjeblikket ingen effektiv monitor, der kan detektere hjernehyperfusion under operationen.

Cerebral oxygenering er blevet brugt klinisk som et mål for tilstrækkelig hjerneperfusion under operation. Et tidligt klinisk forsøg på Western viste, at overvågning af cerebral iltning var forbundet med færre tilfælde af større organdysfunktion hos hjertekirurgipatienter. På trods af dette lovende indledende fund har nuværende kommercielle cerebrale oximetre en række begrænsninger, der forhindrer pålidelig perioperativ neuromonitorering, herunder ikke-specificitet på grund af signalkontamination fra ekstracerebralt væv, især under administration af vasokonstriktorer eller hypotermi. Derudover har nuværende kommercielle cerebrale oximetre kun to kanaler til at overvåge frontallappens regioner (dvs. det anteriore cerebrale arterieterritorium). Denne overvågningsstrategi antager, at cerebral iltning er homogen på tværs af forskellige hjerneregioner, således at målinger fra frontallappens regioner kan bruges klinisk til at repræsentere tilstrækkeligheden af ​​global hjerneiltning. En sådan begrænset rumlig dækning kan resultere i uopdaget slagtilfælde, på trods af at patienterne har tilsyneladende normal cerebral iltning i frontalregionerne under hele operationen. Det nuværende forskningsprojekt anvender multi-kanal tr-fNIRS til at adressere disse begrænsninger, med det mål at rettidig opdagelse og forebyggelse af iskæmisk hjerneskade.

Multi-channel tr-fNIRS (tidsopløst (tr) funktionel nær infrarød spektroskopi (fNIRS) (tr-fNIRS)) er en spirende hjernebilledteknologi, der oprindeligt blev udviklet til at udforske ændringer i cerebral oxygenering genereret af cortical neuronal aktivitet under forskellige kognitive opgaver som tale, sensoriske og motoriske funktioner og følelser. Dette skyldes, at tr-fNIRS kan måle sådanne subtile cerebrale iltningsændringer i millisekunder (op til 100 ms), der ledsager neuroaktivering, såsom fingertap. Efterforskerne har bygget adskillige tr-fNIRS-enheder og har ekspertisen til at tilpasse tr-fNIRS-enheden med fuld hoveddækning til perioperativ neuromonitorering. Desuden fungerer tr-fNIRS ved at sende korte (picosecond) lysimpulser ind i hovedet og måler præcist rejsetiden for hver foton i vævet. Da der er en ækvivalens mellem tid og afstand, har fotoner, der detekteres lige efter pulsen, kun sonderet de ekstracerebrale lag (hovedbund og kranium), mens fotoner, der detekteres længe efter (1-2 ms) pulsen, har rejst dybt ind i hjernen væv. Efterforskerne har for nylig vist, at denne tilgang reducerer signalforureningen af ​​de ekstracerebrale lag fra 80 % med nuværende kommercielle NIRS-enheder til mindre end 8 % med tr-fNIRS. I denne undersøgelse vil efterforskerne anvende en avanceret tr-fNIRS-enhed med fuld hoveddækning til at overvåge hele hjernen, i modsætning til kun udvalgte regioner (såsom de nuværende cerebrale oximetres begrænsede kapacitet) i det perioperative operation indstilling. Sammen med interne analysealgoritmer kan den fulde hoveddækning tr-fNIRS detektere specifikke hjerneregioner med risiko for iskæmisk skade med en høj grad af sikkerhed på grund af større rumlig opløsning (i cm) og mindre signalkontamination fra ekstracerebralt væv.

Alle undersøgelsesdeltagere vil blive rekrutteret og givet samtykke til at overholde de lokale etiske retningslinjer. For alle undersøgelsesdeltagere vil den kirurgiske og anæstetiske behandling af patienterne blive udført på en standardmåde og vil ikke blive ændret i denne undersøgelse. Undtagelsen er, at tr-fNIRS vil blive brugt til at overvåge regional hjerneiltning fra anæstesi-induktion til afslutning af operation. Kirurgerne, anæstesiologerne og sygeplejerskerne vil blive blindet over for monitoren/målingerne under proceduren. Ingen intervention vil blive administreret baseret på resultaterne af tr-fNIRS.