EEG-signalkorrelationer under anæstesi og sedation hos voksne og børn (SPECTRALADUPED)

BAGGUND OG RATIONALE:

Overvågning af narkosedybde ved hjælp af elektroencefalografi (EEG) er blevet standard klinisk praksis, især gennem processerede indeks som Bispectral Index (BIS). Imidlertid er de underliggende neurofysiologiske mekanismer og sammenhænge mellem rå EEG-signaler og kliniske/farmakologiske parametre stadig ikke fuldt forstået. Nuværende overvågningssystemer leverer processerede indeks, men begrænset indsigt i rå multikanals EEG-signalkarakteristika. Systematisk analyse af EEG-data på tværs af forskellige patientpopulationer, aldersgrupper og narkosekontekster er nødvendig for at fremme vores forståelse af hjernens respons på narkose og forbedre overvågningsstrategier.

STUDIEDESIGN:

Dette er et prospektivt, multicenter, ikke-interventionelt, observationskohortestudie udført på to steder i Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP): Bichat-Claude Bernard Hospital og Louis Mourier Hospital. Studiet indebærer ingen ændringer i rutinemæssig narkosebehandling – kun indsamling og analyse af EEG-data under standard klinisk praksis.

STUDIEPOPULATIONER:

Studiet vil inkludere 330 deltagere i tre forskellige kohorter:

Kohorte 1 – Børnepopulation (n=110): Børn i alderen 1-17 år, der gennemgår generel anæstesi til planlagte kirurgiske indgreb. Denne kohorte omfatter specifikt:

• 55 børn med autisme spektrumforstyrrelse (ASD) diagnosticeret efter DSM-5-kriterier
• 55 børn uden ASD (matchede kontroller) Denne unikke population muliggør undersøgelse af potentielle neuroudviklingsmæssige forskelle i narkoserespons og EEG-mønstre hos børn med ASD.

Kohorte 2 – Ældre voksenpopulation (n=110): Patienter >70 år, der gennemgår planlagt kirurgi under generel anæstesi på Bichat-Claude Bernard Hospital. Denne ældre population er vigtig for at studere aldersrelaterede fysiologiske ændringer, der påvirker EEG-mønstre under narkose og potentielt øget følsomhed over for narkosemidler.

Kohorte 3 – Procedur-sedationspopulation (n=110): Voksne (≥18 år), der gennemgår procedur-sedering til diagnostiske eller terapeutiske fordøjelsesendoskopiprocedurer på Louis Mourier Hospital. Denne kohorte leverer sammenlignende data om lettere sedationsniveauer versus generel anæstesi.

INKLUSIONSKRITERIER:

For voksne patienter:

• Alder ≥18 år (Kohorte 2: >70 år; Kohorte 3: ≥18 år)
• Planlagt til generel anæstesi (Kohorte 2) eller procedur-sedering (Kohorte 3)
• Præanæstetisk konsultation gennemført
• Informert om studiet og ikke-modstand opnået

For børnepatienter (Kohorte 1):

• Alder 1-17 år
• Planlagt til generel anæstesi til kirurgisk indgreb
• For ASD-undergruppe: Bekræftet DSM-5-diagnose af autisme spektrumforstyrrelse
• Forældremyndighedshaver informeret og ikke-modstand opnået
• Barn informeret (hvis alderssvarende) og ikke-modstand opnået

EKSKLUSIONSKRITERIER:

For voksne patienter:

• Dokumenteret kognitiv svækkelse i journalen
• Patientafvisning af deltagelse
• Patient berøvet frihed eller under juridisk beskyttelse
• Gravide eller ammende kvinder

For børnepatienter:

• Forældreafvisning af barnets deltagelse
• Barns afvisning (hvis alderssvarende at forstå)

DATAINDSAMLING:

Under rutinemæssig narkosebehandling uden nogen protokolspecifikke interventioner vil følgende blive registreret:

EEG-overvågning:

• Kontinuerlig multikanal EEG ved brug af BIS (Bispectral Index)-monitor
• Kontinuerlig multikanal EEG ved brug af SedLine-monitor
• Processerede parametre (BIS-indeks, spektral kantfrekvens, undertrykkelsesforhold, etc.)
• Rå EEG-signaler optaget i standard EDF-format

Synkroniserede kliniske annoteringer:

• Narkosemiddeladministration (middel, dosis, vej, timing)
• Kliniske hændelser (intubation, kirurgisk incision, opvågning, etc.)
• Hæmodynamiske parametre (hjertefrekvens, blodtryk)
• Niveau af bevidsthedsvurderinger (RASS, kliniske tegn)
• Kirurgisk stimulationsintensitet
• Bivirkninger

Patientkarakteristika:

• Demografi (alder, køn, vægt, højde, BMI)
• Medicinsk historie og komorbiditeter
• Samtidig medicinering
• ASA fysisk statusklassifikation
• For børnekohorte: ASD-diagnose og karakteristika

Alle EEG-optagelser og multisignalfiler vil blive pseudonymiseret ved hjælp af et unikt studieidentifikator før analyse. Data vil blive opbevaret på sikre servere i overensstemmelse med GDPR-regler.

PRIMÆRT FORMÅL:

At identificere træk ved det elektroencefalografiske (EEG) signal, der signifikant korrelerer med:

1. Farmakologiske parametre: narkosemiddeltype, koncentration (estimeret effektstedskoncentration), lægemiddelkombinationer, farmakokinetiske/farmakodynamiske egenskaber
2. Kliniske parametre: patientalder, komorbiditeter, kirurgisk stimulationsintensitet, hæmodynamiske ændringer, opvågningskarakteristika

Disse korrelationer vil blive analyseret separat for induktions-, vedligeholdelses- og opvågningsfaser af generel anæstesi og for procedur-sedering.

SEKUNDÆRE FORMÅL:

1. Udvikle og validere prædiktive modeller ved hjælp af maskinlæringsalgoritmer til at forbinde specifikke EEG-træk med narkosedybde og bevidsthedsniveau
2. Sammenligne EEG-spektrale og tidsmæssige karakteristika mellem børne- og voksenpopulationer under ækvivalente narkosetilstande
3. Analysere differentialeffekter af almindeligt anvendte narkosemidler (propofol, sevofluran, desfluran, remifentanil) på multikanals EEG-mønstre
4. Undersøge specifikke EEG-signaturer og narkoserespons hos børn med autisme spektrumforstyrrelse sammenlignet med typisk udviklede børn
5. Karakterisere særlige EEG-mønstre under procedur-sedering versus generel anæstesi
6. Evaluere inter-individuel og intra-individuel variabilitet i EEG-respons på narkosemidler
7. Vurdere korrelation mellem frontale EEG-mønstre og kliniske tegn på narkosedybde

ENDPUNKTER:

Primært slutpunkt: Korrelationskoefficienter (Pearson eller Spearman som passende) mellem ekstraherede EEG-træk (spektral effekt i forskellige frekvensbånd, koherens, entropimålinger, burst undertrykkelsesmønstre) og farmakologiske/kliniske variable under forskellige narkosefaser.

Sekundære slutpunkter:

• Ydelsesmålinger (sensitivitet, specificitet, AUC) af prædiktive modeller for narkosedybde
• Forskelle i EEG-effektspektraltæthed mellem aldersgrupper
• Ændringer i EEG-mønstre associeret med specifikke narkosemidler
• Forskelle i EEG-karakteristika mellem børn med/uden ASD
• Sammenligning af EEG-mønstre mellem sedering og generel anæstesi
• Varianskomponenter af inter- og intra-individuel EEG-variabilitet

STATISTISK ANALYSE:

Stikprøvestørrelse på 330 deltagere (110 per kohorte) blev beregnet til at levere:

• Tilstrekkelig styrke (>80%) til at detektere mellemstore effektstørrelser (r≥0,3) for korrelationsanalyser
• Tilstrekkelige trænings- og valideringsdatasæt til maskinlæringsmodeller
• Undergruppeanalyser inden for børnekohorten (ASD vs ikke-ASD)

Avancerede signalbehandlingsteknikker vil blive anvendt, herunder:

• Fast Fourier Transform til spektralanalyse
• Wavelet-dekomponering til tidsfrekvensanalyse
• Entropimålinger (spektral entropi, permutationsentropi)
• Koherens- og tilslutningsanalyser
• Maskinlæringsalgoritmer (random forests, support vector machines, neurale netværk)

Statistiske analyser vil bruge passende parametriske eller ikke-parametriske tests afhængigt af datadistribution. Multiple sammenligningskorrektioner vil blive anvendt, når det er passende (Bonferroni, FDR). Blandede-effektmodeller vil tage højde for gentagne målinger inden for individer.

STUDIEPERIODE:

• Rekrutteringsperiode: 12 måneder
• Individuel patientdeltagelse: Ca. 1 måned (interval mellem præanæstetisk konsultation og kirurgisk procedure/endoskopi)
• Total studievarighed: 13 måneder inklusive dataanalyse

ETISKE OG REGULATORISKE OVERVEJELSER:

Dette ikke-interventionelle studie indebærer ingen ændringer i standard klinisk behandling, ingen yderligere risiko for deltagerne og ingen eksperimentelle interventioner. Studiet er blevet indsendt til Comité de Protection des Personnes (CPP) for etisk godkendelse og vil blive registreret hos ANSM. Deltagere (eller forældre for mindreårige) vil modtage skriftlig information og give ikke-modstand til databrug. Al datahåndtering overholder GDPR-regler (MR-003 referencemetodologi).

FORVENTEDE RESULTATER OG PÅVIRKNING:

Dette omfattende studie vil levere rige datasæt om EEG-signalkarakteristika på tværs af forskellige narkosekontekster og patientpopulationer. Resultater kan føre til:

• Forbedrede algoritmer til realtids overvågning af narkosedybde
• Bedre forståelse af aldersrelaterede og neuroudviklingsmæssige forskelle i narkoserespons
• Optimering af narkosemiddelvalg og doseringsstrategier
• Forbedret sikkerhed gennem mere præcis bevidsthedsovervågning
• Nye indsigter i neurofysiologiske mekanismer for narkose
• Grundlag for fremtidig udvikling af personlige narkosebehandlingstilgange

Det rent observationsdesign sikrer maksimal sikkerhed, mens det genererer klinisk relevante data til at fremme feltet af neuromonitorering i anæstesi.