Untersuchung der regionalen zerebralen Oxygenierung und der Veränderungen des Gehirnblutvolumens während der Halsschlagader-Endarteriektomie unter Verwendung des NeurOS-Systems (COBBV-CE)

1. Titel des Forschungsprojekts: Untersuchung der regionalen zerebralen Oxygenierung und der Veränderung des Gehirnblutvolumens während der Karotis-Endarteriektomie unter Verwendung des NeurOS-Systems (COBBV-CE-Studie)
2. Hintergrund/Problemstellung: Die Überwachung der regionalen zerebralen Oxygenierung (rSO2) hat sich klinisch ausgebreitet und ist in einigen Einrichtungen sogar zum Behandlungsstandard geworden. Die Überwachung der intrakraniellen Gewebeoxygenierung ist grundsätzlich möglich, da Licht im nahen Infrarotspektrum (700–900 nm) Knochen, Muskeln und anderes Gewebe durchdringt. Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin haben unterschiedliche Spitzenabsorptionsspektren, aber es gibt eine isobestische Wellenlänge (d. h. eine Wellenlänge, für die die Spitzenabsorption von Licht für Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin ähnlich ist, etwa 810 nm) für die Absorption durch Gesamthämoglobin. Die Bestimmung von rScO2 ist somit mit Transmission von nur 2 Wellenlängen der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) möglich, um die relativen Konzentrationen von Oxyhämoglobin gegenüber Gesamthämoglobin zu bestimmen. Eine Abnahme des rSO2 gegenüber dem Ausgangswert von > 20 % oder ein absoluter rSO2-Wert von < 50 % wird in klinischen Studien häufig als klinisch bedeutsame Reduktion oder „Entsättigung“ angegeben.

Bei Patienten mit Karotisstenose wurde festgestellt, dass die zerebrale Autoregulation beeinträchtigt ist. Jüngste Forschungsergebnisse haben ergeben, dass NIRS eine kontinuierliche nicht-invasive Überwachung der zerebralen Oxygenierung während der CEA mit hoher Empfindlichkeit und akzeptabler Spezifität bei der Vorhersage einer zerebralen Ischämie und der Notwendigkeit eines Shunts ermöglicht, was es zu einer attraktiven Alternative zum Stumpfdruck macht. Die regionale zerebrale Oxygenierung stellt einen klinisch akzeptablen Ersatz für den zerebralen Blutfluss (CBF) für die klinische Autoregulationsüberwachung bereit. Die Überwachung der CBF-Autoregulation mit rSO2 hat viele klinisch attraktive Merkmale, einschließlich der folgenden: Sie ist nicht invasiv, die Überwachung erfordert nur wenig Eingriffe des Pflegepersonals und sie hat eine ausreichende Auflösung, um die untere Autoregulationsschwelle zu unterscheiden, um eine Gehirnischämie zu verhindern. Andererseits ist eine einfache Erhöhung der Zielwerte für den mittleren Blutdruck möglicherweise nicht unbedingt von Vorteil, da dies bei einigen Personen zu einem Blutdruck über der Obergrenze der Autoregulation führen kann, was möglicherweise zu zerebraler Hyperperfusion, erhöhter zerebraler Embolielast und/oder oder Verstärkung des zerebralen Ödems im Rahmen einer systemischen Entzündungsreaktion auf eine Herzoperation. Die Individualisierung des Blutdrucks während CPB auf der Grundlage physiologischer Endpunkte wie der rSO2-Überwachung anstelle empirischer Ziele kann ein Mittel zur Modifizierung des Risikos für Nierenschäden und schwere Organmorbidität und möglicherweise Mortalität darstellen. Bei Patienten, die sich einer kombinierten CEA- und CABG-Operation unterziehen, wurde festgestellt, dass der Nutzen von NIRS die Patientenauswahl für CEA sowie für das individuelle Patientenmanagement während der Operation ergänzen könnte. Die Veränderungen des Gehirnblutvolumens während CEA wurden nicht definiert und würden durch das Klemmen der Halsschlagader während CEA signifikant reduziert. Anomalien des Willis-Kreises würden zu einem verringerten Blutvolumen im Gehirn beitragen. Die Kombination von rSO2 und zerebralem Blutvolumen wäre sehr hilfreich, um eine Fehlperfusion beider Gehirnhälften zu verhindern. Ein postoperatives Delir könnte nach CEA aufgrund einer Reperfusion der zuvor ischämischen Regionen des Gehirns auftreten, die Regulierung des zerebralen Blutvolumens nach CEA würde sich ebenfalls als vorteilhaft erweisen, um ein postoperatives Delir zu verhindern.

Problemstellung: Einweg-rSO2-Sensoren sind kostspielig und werden zu einem geschwindigkeitsbegrenzenden Faktor, der ihre weit verbreitete klinische Anwendung behindert. Wiederverwendbare Sensoren wie die zerebrale Oximetrie von NeurOS kosten nur einen Bruchteil bei ähnlicher Leistung bei gesunden Probanden. Wir werden NeurOS in Übereinstimmung mit der von der FDA zugelassenen Kennzeichnung und Indikation verwenden. Die CEA-Chirurgie weist erhebliche Variationen und eine große klinische Bedeutung der zerebralen Oxygenierung während verschiedener Stadien der Operation auf. Änderungen des Blutvolumens vor, während und nach CEA wurden bisher nicht untersucht und könnten wichtige Informationen liefern, um postoperative kognitive Veränderungen zu verhindern. Das NeurOS-System berechnet die Summe der Dämpfung zweier Wellenlängen, um kontinuierlich den Hirnblutvolumenindex (BVI) bereitzustellen.

Patienten, die sich für eine Karotis-Endarteriektomie vorstellen, stehen während der Operation vor zwei Herausforderungen. Erstens, wie man das Gehirn schützt, wenn die Halsschlagader abgeklemmt ist, was bedeutet, dass kein Blut von dieser Halsschlagader zu dieser Seite des Gehirns fließt. Zweitens, wie Hyperämie verhindert werden kann, wenn die Halsschlagader offen ist und dem Gehirn möglicherweise zu viel Blut zuführt. Unser Ziel ist es, die zerebrale Oxygenierung und die Veränderungen des Gehirnblutvolumens während der Karotisendarteriektomie zu untersuchen und festzustellen, ob sie mit den klinischen Ergebnissen zusammenhängen.

3. Ziele:

1. Untersuchung der Änderungen der zerebralen Sauerstoffversorgung mit dem NeurOS-System und Korrelation der Entsättigung mit den Ergebnissen.
2. Um die Veränderungen des Gehirnblutvolumens während einer CEA-Operation zu untersuchen und mit den klinischen Ergebnissen zu korrelieren.

4. Studiendesign/Methodik: Den Patienten werden NeurOS-Pads auf die Stirn gelegt. Die kontinuierliche Überwachung des arteriellen Blutdrucks, der zerebralen Oxygenierung und des Hirnblutvolumenindex für die gesamte Dauer der Operation wird aufgezeichnet und auf einem USB-Laufwerk zum Abrufen und Analysieren gespeichert. Zu den wichtigsten Daten gehören: Baseline, Anästhesieeinleitung, Inzision, Carotis-Klemmung, Klemmenfreigabe und Hautverschluss. Diese Schlüsselpunktdaten werden zur Analyse extrahiert.

1. . Stichprobenauswahl und -größe: 100 aufeinanderfolgende Karotis-Endarteriektomie-Patienten im Jewish Hospital, Louisville, KY (6 Monate bis zur Rekrutierung)
2. . Beschreiben Sie den vorgeschlagenen Eingriff: Bringen Sie vor der Narkoseeinleitung den Einweg-Klebstoff für den NeurOS-Zerebraloximetriesensor auf der Stirn von Patienten an, die sich einer CEA-Operation unterziehen werden.
3. . Datenerfassungsverfahren, verwendete Instrumente und Methoden zur Datenqualitätskontrolle: Anästhesieanbieter (behandelnde Anästhesisten, Bewohner und CRNAs) bieten routinemäßige Anästhesieversorgung für CEA-Operationen. NeurOS rSO2-Messwerte werden automatisch im VO200-NeurOS Cerebral-Oximetrie-Monitor bzw. im INOVS-Monitor aufgezeichnet. Signifikante Ereignisse (Basislinie, Anästhesieeinleitung, Inzision, Karotisklemmung, Klemmenfreigabe und Hautverschluss) werden von den Anästhesieanbietern im NeurOS-System manuell markiert. Der Hirnblutvolumenindex wird automatisch aufgezeichnet und nach Abschluss der Operation vom NeurOS-System zurückgezogen. Alle Daten werden zur Speicherung und Analyse vom System auf ein verschlüsseltes USB-Laufwerk heruntergeladen. Die Datenqualitätskontrolle wird durch die einzelnen Systemalarme für schlechte Signale sichergestellt und von Anästhesieanbietern korrigiert.
4. . Analyse- und Beobachtungseinheit: Zerebrale Oxygenierung in Prozent von Oxyhämoglobin. Hirnblutvolumenindex als Summe der Dämpfung zweier Wellenlängen.

5. Rekrutierungsmethoden für Probanden: Alle Patienten, die sich für eine CEA-Operation im Jewish Hospital vorstellen, werden am Tag der Operation im präoperativen Bereich für eine mögliche Rekrutierung kontaktiert.

6. Prozess der informierten Zustimmung/vollständiger Verzichtsprozess: Alle Teilnehmer erhalten eine informierte Zustimmung.

7. Forschungsverfahren:

Bei allen zugelassenen Patienten werden in den NeurOS-Systemen die zerebrale Oxygenierung und der Index des Gehirnblutvolumens auf dem Niveau der Raumluft oder des Sauerstoffbedarfs gemessen. Sowohl NeurOS rSO2 als auch Hirnblutvolumenindizes werden während der gesamten CEA-Operation kontinuierlich aufgezeichnet und im jeweiligen System gespeichert. Eine Vollnarkose wird durch die Verwendung von O2 eingeleitet, das über eine Gesichtsmaske und i.v. Fentanyl 1 μg/kg, Propofol 2-3 mg/kg und Rocuronium 1 mg/kg verabreicht wird. Die Aufrechterhaltung der Anästhesie wurde mit inhaliertem Isofluran in einem Luft/Sauerstoff-Gemisch und Muskelrelaxation mit intermittierenden Boli von Rocuronium erreicht. Fentanyl wird als zusätzliche Analgesie verwendet. Die normokapnische Beatmung wurde aufrechterhalten. Nach Abschluss der Operation werden titrierte Protamindosen verabreicht, um die gerinnungshemmende Wirkung von Heparin umzukehren, mit dem Ziel, die präoperative aktivierte Gerinnungszeit zu erreichen.

Nach der Operation werden alle rSO2- und Hirnblutvolumenindexdaten zur Analyse und Speicherung auf ein verschlüsseltes USB-Laufwerk heruntergeladen.

8. Risiken minimieren:

1. Alle HIPPA-bezogenen Informationen werden auf einem privaten Computer auf einem passwortgeschützten Computer gespeichert.
2. Die Reinigung von Kabeln, Monitoren und wiederverwendbaren Geräten erfolgt nach jedem Gebrauch.
3. Es werden standardmäßige elektrische Vorsichtsmaßnahmen befolgt, um einen Stromschlag für Anbieter und Patienten zu vermeiden.

9. Plan für die Analyse der Ergebnisse:

• Trenddiagramme des NeurOS-Gehirnblutvolumenindex, des arteriellen Blutdrucks und der zerebralen Sauerstoffversorgung werden zusammen dargestellt, um Korrelationen zwischen ihnen zu identifizieren.
• Die Abweichung des Indexes der zerebralen Oxygenierung und des Blutvolumens des Gehirns von der Grundlinie an jedem Schlüsselpunkt wird analysiert, um festzustellen, ob diese kritischen Momente die zerebrale Oxygenierung und das Blutvolumen des Gehirns beeinflussen. Klinische Ergebnisdaten werden zu 30-Tage-Mortalität und Schlaganfällen erhoben, um festzustellen, ob eine anormale zerebrale Sauerstoffversorgung und ein abnormes Blutvolumen des Gehirns (zu hoch oder zu niedrig, Bereich unter oder über der Kurve) die klinischen Ergebnisse direkt beeinflussen.

• Zu verwendende Programme für die Datenanalyse: Software R

  10. Forschungsmaterialien, Aufzeichnungen und Datenschutz: Identifizieren Sie die Quellen von Forschungsmaterial, das von individuell identifizierbaren lebenden menschlichen Probanden erhalten wurde: Prospektive nichtinvasive Daten zur zerebralen Sauerstoffversorgung und zum Gehirnblutvolumen während einer Herzoperation. Siehe Datenerfassungsformular.

Geben Sie an, welche Informationen (Aufzeichnungen, Daten usw.) aufgezeichnet werden und ob vorhandene Aufzeichnungen oder Daten verwendet werden: zerebrale Sauerstoffversorgung und Gehirnblutvolumen. Sie werden in die Krankenakte eingetragen.

Erklären Sie, warum diese Informationen für die Durchführung der Studie benötigt werden: Diese Daten sind notwendig, um Ergebnisse für diese Patienten zu ermitteln.

Geben Sie an, wie die Daten anonymisiert werden (falls zutreffend), wer Zugriff auf die Daten hat, wo die Daten gespeichert werden und wie der Forscher sowohl die Daten in Bezug auf den Datenschutz als auch die Vertraulichkeit schützt. Adressieren Sie physische Sicherheitsmaßnahmen (z. B. verschlossene Einrichtung, eingeschränkter Zugang); Datensicherheit (z. B. Passwortschutz, Datenverschlüsselung); Sicherheitsvorkehrungen zum Schutz identifizierbarer Forschungsinformationen (z. B. Codierung oder Links): Sobald die erforderlichen Informationen gesammelt wurden, werden HIPPA-Informationen gelöscht. Alle HIPPA-bezogenen Informationen werden auf einem privaten Computer auf einem passwortgeschützten Computer gespeichert. Es werden keine Links für die Öffentlichkeit bereitgestellt.