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Hämodynamik und autonome und kognitive Leistung nach Carotis-Revaskularisationsverfahren (BAROX)

29. November 2023 aktualisiert von: Massimiliano M. Marrocco-Trischitta, Ospedale San Donato

Einfluss von Karotis-Endarterektomie und Stenting auf Hämodynamik, Fluid-Struktur-Interaktion, autonome Modulation und kognitive Gehirnfunktion

Karotis-Revaskularisationsverfahren werden in mehr als 87 % der Fälle bei Patienten mit asymptomatischer interner Karotisstenose (ICS) durchgeführt, bei denen eine Lebenserwartung von mindestens 5 Jahren angenommen wird. Daher zielen die Forscher darauf ab, das Stenting der Halsschlagader (CAS) mit der Halsschlagader-Endarteriektomie (CEA) in Bezug auf langfristige prognostische Endpunkte bei Patienten mit komplikationslosem perioperativen Verlauf zu vergleichen. CEA und CAS können entweder als Folge eines chirurgischen Traumas oder mechanischer Stimuli im Zusammenhang mit dem Compliance-Missverhältnis zwischen dem gestenteten Segment und der nativen Arterie die Funktion der Carotis-Barorezeptoren stören, was zu einer Beeinträchtigung der kardiovaskulären autonomen Kontrolle führt. Außerdem führen CEA und CAS zu unterschiedlichen postoperativen geometrischen Merkmalen der Halsschlagadern, die relevante Modifikationen der rheologischen Parameter mit sich bringen, die mit dem Risiko lokaler Komplikationen verbunden sein können. Schließlich müssen noch langfristige und nachhaltige kognitive Vorteile nach CAS im Vergleich zu CEA nachgewiesen werden.

Studienübersicht

Detaillierte Beschreibung

Hypothese und Bedeutung: Das späte klinische Ergebnis und die Prognose nach CAS können denen nach CEA in Bezug auf autonome Modulation, hämodynamischen Umbau und kognitive Funktion unterlegen sein.

Spezifisches Ziel: 1) Vergleich der Auswirkungen von CEA und CAS auf die langfristige postoperative Barorezeptorfunktion und auf die kognitive Gehirnfunktion und Analyse ihres Einflusses auf das klinische Ergebnis. Das spezifische Ziel ist es, die potenzielle Korrelation zwischen postoperativer autonomer und kognitiver Funktion zu bewerten. 2) Bewertung der Aufforderung an der Karotiswand aufgrund von CAS im Vergleich zu CEA durch Strukturanalyse und mechanische Modellierung. Das spezifische Ziel ist es, die potenzielle Korrelation zwischen Stenting, Wandschäden, Barozeptorstörungen und neurologischen Spätfolgen zu bewerten. 3) Um die Hämodynamik der postoperativen Halsschlagader zu beurteilen, kombiniert man medizinische Bildanalyse, klinische Daten und Computersimulationen. Das spezifische Ziel zielt darauf ab, sowohl lokale (z. B. Wandspannung) als auch globale Phänomene (kontrolateraler Fluss, arterielle Versteifung) mit der Baroreflexfunktion und postoperativen neurologischen Ergebnissen zu korrelieren.

Experimentelles Design Ziel 1: Eine computergestützte Methode, die eine kleine Bedienerinteraktion erfordert, wird verwendet, um die Indizes des autonomen sympathovagalen Gleichgewichts, das auf den Sinusknoten gerichtet ist, die sympathische vasomotorische Modulation und die Baroreflexverstärkung zu bewerten, alle aus spontanen Schlag-für-Schlag-Variationen des R-R-Intervalls und Variabilität des systolischen arteriellen Drucks (SAP), wobei nur Sinusrhythmusbedingungen berücksichtigt werden. Nach der Elektroden- und Sensorpositionierung werden die Patienten für 10 Minuten in Rückenlage gehalten, die zur Stabilisierung erforderlich ist, anschließend werden Blutdruckkurven, Elektrokardiogramm und Atmungsaktivität kontinuierlich während einer nominellen 5-Minuten-Basislinie und dann für die folgenden 5 Minuten aufgezeichnet des aktiven Stehens.

Kardiovaskuläre Signale werden von einem digitalen 4-Kanal-Polygraphen erfasst. Das Elektrokardiogramm wird mit zwei auf der Brust des Patienten platzierten Elektroden aufgezeichnet, das Atemmuster wird mit einem piezoelektrischen Gürtel aufgezeichnet und der arterielle Blutdruck der Finger wird kontinuierlich mit einem CNAP 500 HD kontinuierlichen nichtinvasiven Hämodynamik-Monitor (CNSystems Medizintechnik AG, Österreich) überwacht. Wie zuvor beschrieben, (8) wird eine Reihe von Indizes, die indirekt die autonome kardiovaskuläre Modulation widerspiegeln, aus der Spektralanalyse des R-R-Intervalls und der SAP-Variabilität abgeleitet. Die postoperative kardiovaskuläre autonome Kontrolle wird mit dem klinischen Ergebnis und Messwerten der kognitiven Leistungsfähigkeit korreliert. Eingeschriebene Patienten werden einer Mini-Mental State Examination für ein Screening auf allgemeine kognitive Beeinträchtigungen unterzogen. Kognitiv evozierte P300-Potentiale werden dann vor und nach der Behandlung mit Ag/AgCl-Elektroden mit einem Brain Vision Recorder (Brain Products GmbH, Gilching, Deutschland) aufgezeichnet. Evozierte P300-Potentiale werden nach einem binaural präsentierten Tonunterscheidungsparadigma (Odd-Ball-Paradigma) mit häufigen (80 %) Tönen von 1000 Hz und seltenen (20 %) Zieltönen von 2000 Hz bei 75 dB HL erzeugt. Der Filterbandpass beträgt 0,01 bis 30 Hz. Aktive Elektroden werden jeweils an Cz (Scheitel) und Fz (Frontal) platziert und auf verbundene Ohrläppchen A1/2-Elektroden (10/20 internationales System) bezogen. Während des Paradigmas werden die Patienten angewiesen, die seltenen 2000-Hz-Zieltöne im Kopf laufend zu zählen. Zur Überprüfung der Aufmerksamkeit werden P300-Aufzeichnungen mit einer Abweichung von > 10 % zwischen der tatsächlichen Anzahl der Reize und der von den Patienten gezählten Anzahl verworfen und wiederholt. Die P300-Aufzeichnung evozierter Potenziale führt zu einer stabilen Abfolge positiver und negativer Spitzen. Latenzen in Millisekunden (ms) des kognitiven P300-Peaks werden bewertet. Um die Reproduzierbarkeit zu bestätigen, werden für alle Patienten zwei Sätze von P300-Messungen aufgezeichnet.

Experimentelles Design Ziel 2: Die computerbasierte Simulation von CAS wird unter Nutzung eines Computerrahmens durchgeführt, der verwendet werden kann, um sowohl die Stentapposition als auch die Gefäßwandspannung auf virtuelle Weise zu analysieren. Das Gerüst umfasst zwei Hauptteile: das Gefäßmodell und das Stentmodell. Präoperative und postoperative medizinische Bilder (einschließlich hochauflösender kontrastverstärkter (CE)-MRT und Computertomographie-Angiographie (CTA)) werden den Input darstellen, um ein patientenspezifisches Karotismodell zu erstellen. Das 3D-Lumenprofil des Gefäßes wird durch die Segmentierung des DICOM-Bildstapels mit Tools wie ITK-SNAP (www.itksnap.org) rekonstruiert. oder VMTK (www.vmtk.org). Die Berechnungsdomäne (das sogenannte Netz), die zur Lösung der Gleichgewichtsgleichungen verwendet wird, die die strukturelle Stent-Gefäß-Wechselwirkung bestimmen, wird durch ein intern entwickeltes Verfahren erstellt, das in Matlab codiert ist (The Mathworks Inc., Natick, MA, USA). . Die nichtlineare mechanische Reaktion des arteriellen Gewebes wird reproduziert, indem eine anisotrope hyperelastische Dehnungs-Energie-Funktion angenommen wird, die zwei Familien von Fasern berücksichtigt, die entlang einer Vorzugsrichtung mit einem bestimmten Grad an Dispersion orientiert sind. Die Modellparameter werden im Hinblick auf experimentelle Zugversuche des Karotisgewebes kalibriert. Das Arterienmodell wird dann in der Simulationsumgebung mit einem gegebenen Stentmodell zusammengesetzt, das aus einer vordefinierten Bibliothek von Stentdesigns ausgewählt wurde (die Stentnetzgenerierung basiert auf geometrischen Messungen, die an hochauflösender Mikro-CT von Stentproben durchgeführt wurden). Die CAS-Simulation wird durch strukturelle Finite-Elemente-Analyse (FEA) durchgeführt; der kommerzielle FEM-Löser Abaqus (Simulia, Dassault Systèmes, FR) wird verwendet, um die Simulationen auszuführen. Die technischen Ergebnisse der Simulationen (d. h. Knotenverschiebungsfeld, Spannungstensor und Dehnung an jedem Integrationspunkt des Netzes) werden ausgearbeitet, um klinisch relevante Parameter der Stentleistung (z. B. Lumengewinn, Gefäßbegradigung, Größe der Stentzellen). Die Ausgabe wird als Eingabe für die Computational Fluid Dynamics-Analyse verwendet, um die Auswirkungen des implantierten Designs auf die lokale Hämodynamik (z. B. Wandscherspannung, oszillatorischer Scherindex usw.) zu bewerten. In ähnlicher Weise wird die strukturelle Analyse von CEA durch die virtuelle Druckbeaufschlagung der postoperativen Arteriengeometrie durchgeführt.

Experimentelles Design 3: Ausgehend von Computational Fluid Dynamics und Fluid-Structure Interaction Analysis planen die Forscher die Einführung eines spezifischen Modells zur Beschreibung der Baroreflexfunktion, das durch die beiden unterschiedlichen Behandlungsarten (CEA und CAS) beeinflusst werden kann. Dies erfordert den Aufbau eines sogenannten „geometrischen Multiskalen“-Modells. Damit meinen die Forscher ein numerisches Modell, das eine lokale Beschreibung der Hämodynamik (die in Ziel 2 entwickelte) mit einer eher systemischen Darstellung koppelt. Letztere besteht aus zwei Komponenten:

a) ein 1D-Netzwerk, das mathematisch durch ein System partieller Differentialgleichungen beschrieben wird, die die Ausbreitung der Druckwelle entlang des Arterienbaums darstellen; jedes Segment des Netzwerks ist durch ein hyperbolisches System namens "Euler-Gleichungen" gegeben b) ein Kompartimentmodell zur Darstellung der peripheren Mikrozirkulation und zur Einbeziehung der durch die Baroreflexfunktion induzierten Rückkopplungsmechanismen. Im Folgenden wird dies durch ein System gewöhnlicher Differentialgleichungen dargestellt, bei denen die Widerstände richtig von der Baroreflexfunktion abhängen.

Dabei planen die Ermittler zwei Teilziele:

  1. Aufbau eines rechnergestützten Mehrskalenmodells im Rahmen des LifeV-Lösers, einer objektorientierten Finite-Elemente-Allzweck-C++-Bibliothek, entwickelt von A. Veneziani und seinen Mitarbeitern (in Mailand Politecnico und Lausanne EPFL) www.lifev.org und frei herunterladbar. In diesem Stadium reproduzieren die Forscher das allgemeine Modell von Blanco et al. Insbesondere die Identifizierung der Parameter für die beiden unterschiedlichen Modellebenen (1D- und konzentrierte Parameter) wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren durchgeführt. Die Validierung des Solvers wird auch die in diesem Dokument vorgestellten Benchmarks nutzen.
  2. Übernahme des zuvor entwickelten Solvers für die in Ziel 2 betrachteten Testfälle. Das bedeutet, dass das in Ziel 2 entwickelte 3D-Modell für den 3D-Teil des geometrischen Mehrskalenmodells übernommen wird. Dies ermöglicht eine quantitative Analyse der unterschiedlichen Auswirkungen der beiden Behandlungen und schließlich die Bewertung in einem virtuellen Szenario, wie die Änderungen der Carotis-Compliance die Baroreflexfunktion beeinträchtigen können. Alle in Ziel 2 betrachteten CAS- und CEA-Fälle werden mit diesem Multiskalen-Rahmen ausgestattet. Die erwarteten Ergebnisse dieses Ziels sind daher: a) ein validierter Open-Source-Geometrie-Multiskalenlöser einschließlich der Baroreflexfunktion, die systematisch in patientenspezifischen Umgebungen verwendet werden soll. b) umfassender Leistungsvergleich der verschiedenen Optionen.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

70

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

    • Milan
      • San Donato Milanese, Milan, Italien, 20097
        • IRCCS Policlinico San Donato

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 75 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Einverständniserklärung unterzeichnet
  • Patienten mit >=70 % symptomatischer oder >= 80 % asymptomatischer Karotisstenose interna

Ausschlusskriterien:

  • Unfähigkeit, eine informierte Einwilligung zu geben
  • Vorheriger Schlaganfall
  • Kontralateraler Karotisverschluss oder >70 % Stenose
  • Systemische Erkrankung, die als nicht mit den Verfahren oder der Randomisierung vereinbar beurteilt wird
  • Verdacht auf oder manifestierte Schwangerschaft
  • Allgemeine Kontraindikationen für MRT- oder CT-Untersuchungen

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Behandlung
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Parallele Zuordnung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Aktiver Komparator: Halsschlagader-Stent (CAS)
Revaskularisation der Halsschlagader, durchgeführt mit CAS
Carotis Stent (CAS) ist ein endovaskuläres Stentverfahren, das zur Behandlung einer Verengung der Halsschlagader und zur Verringerung des Schlaganfallrisikos eingesetzt wird
Aktiver Komparator: Karotisendarteriektomie (CEA)
Revaskularisation der Halsschlagader, durchgeführt unter Verwendung von CEA
Die Halsschlagader-Endarteriektomie (CEA) ist ein chirurgisches Verfahren zur Korrektur einer Stenose in der gemeinsamen Halsschlagader oder der inneren Halsschlagader und zur Verringerung des Schlaganfallrisikos

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
R-R-Intervall (Sek.) und systolischer arterieller Druck (SAP) (mmHg) in Ruhe- und Neigungsposition für die Barorezeptorfunktion
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Kognitive P300-Latenz (ms)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Größe der mittleren und maximalen Flussgeschwindigkeit (cm/s) in der Arteria carotis communis (CCA) und der Arteria carotis interna (ICA) entlang des Herzzyklus
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Systolische Wandschubspannung (dyn/cm2)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Zeitgemittelte Wandschubspannung (TAWSS) (dyn/cm2)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Oszillationsindex (OSI) (%)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Strömungshelizität (-)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
CCA/ICA Stromaufteilung (%)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Arteria carotis communis (CCA) – Arteria carotis interna (ICA) mittlerer und maximaler Druckabfall (mmHg)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Karotiswand-von-Mises-Spannung (dyn/cm2) am systolischen Höhepunkt
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Maximale Hauptspannung der Karotiswand (dyn/cm2) am systolischen Höhepunkt und entsprechende Richtungen (-) Maximale, mittlere und minimale Hauptdehnung (-) und entsprechende Richtungen (-)
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Carotis-Augmentationsindex (%) der Druckwelle
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate
Effektiver Reflexionsabstand (mm) der Druckwelle
Zeitfenster: 20 Monate
Vergleich vor und nach CAS, Vergleich vor und nach CEA
20 Monate

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Allgemeine Veröffentlichungen

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

21. März 2018

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

20. April 2022

Studienabschluss (Tatsächlich)

29. November 2023

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

5. Dezember 2017

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

3. April 2018

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

11. April 2018

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

30. November 2023

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

29. November 2023

Zuletzt verifiziert

1. November 2023

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

NEIN

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

Produkt, das in den USA hergestellt und aus den USA exportiert wird

Nein

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