Bewertung und Verbesserung des Brainex-Messalgorithmus für die Sauerstoffsättigung des Gehirngewebes (SctO2). (POC-SctO2)

SPONSOR BRAINDEX sas Parc Eurasanté 12 avenue Pierre Mauroy 59120 Loos

UNTERSUCHUNGSKOORDINATOR Professor Julien AMOUR Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) Hôpital Privé Jacques Cartier 6 avenue du Noyer Lambert 91300 Massy, ​​Frankreich

TITEL In-vivo-Optimierungsstudie des Algorithmus zur Messung der Sauerstoffsättigung des Gehirngewebes (SctO2) durch Brainex im Vergleich mit einem gemischten Referenzwert der jugularvenösen und systemischen arteriellen Sättigung bei nachgewiesenem Verlust der zerebralen Autoregulation.

ID-RCB-NUMMER 2022-A02770-43

BEGRÜNDUNG/HINTERGRUND Die Inzidenz postoperativer kognitiver Beeinträchtigungen (POCD) bei Herzoperationen liegt in der Größenordnung von 30–50 %. Der Verlust der zerebralen Autoregulation ist ein Faktor für POCD und kognitiven Verfall. Die zerebrale Nahinfrarotoximetrie (NIRS), ein kommerziell erhältliches nicht-invasives Überwachungssystem, zielt darauf ab, den Verlust der zerebralen Autoregulation während einer intraoperativen hämodynamischen Instabilität zu erkennen und zu begrenzen.

NIRS misst derzeit die Sauerstoffsättigung des Gehirngewebes (SctO2) über ein lückenhaftes Gewebevolumen und entspricht einer Blutentnahme, die arterielle, venöse und kapillare Bestandteile umfasst.

Die Leistung der derzeit auf dem Markt befindlichen zerebralen Oxymetriegeräte wurde in begrenztem Umfang klinisch validiert, häufig an gesunden Freiwilligen ohne Komorbidität oder in kardiovaskulären Situationen (Hypoxämietests) außerhalb eines chirurgischen Eingriffs. Für eine Reihe von Geräten wurden Testergebnisse extrapoliert und vermarktet, ohne dass es eine wirkliche klinische Validierung pro Verfahren gab und ohne dass der Zusammenhang zwischen einem tatsächlichen Verlust der zerebralen Autoregulation, der schwer zu bestätigen ist, und dem Abfall von SctO2 vollständig nachgewiesen werden konnte . Über die klinische Validierung hinaus weisen die verschiedenen Geräte eine Reihe von Einschränkungen und technischen Mängeln auf, insbesondere einen eingeschränkten Probenahmebereich, eine geringe Anzahl von Sendern und Empfängern und eine variable Qualität des Signalverarbeitungsalgorithmus. All diese Faktoren könnten die gemischten Ergebnisse jüngster klinischer Metaanalysen bezüglich der Vorteile dieser Technologie erklären.

Der BRAINDEX-Sensor bietet den Vorteil eines optischen Bildgebers, der mit 60 LEDs ausgestattet ist, die 6 Wellenlängen (660, 730, 780, 810, 850 und 900 nm) ausstrahlen, und 28 Fotodioden (optische Sensoren). Dieser Optodensatz führt zu einer Messung von 420 optischen Vektoren pro Gehirnhälfte und verbessert damit die Auflösung der Messung der Gehirnsauerstoffversorgung und die Anzahl der Analysezonen im Vergleich zu derzeit auf dem Markt erhältlichen Geräten.

Erste Effizienztests wurden bereits in silico anhand von Simulationsmodellen und auf einem Prüfstand durchgeführt. Wir möchten nun den Signalanalysealgorithmus zur Messung der Sauerstoffsättigung des Gehirngewebes (SctO2) in vivo vor dem Hintergrund eines nachgewiesenen Verlusts der zerebralen Autoregulation optimieren und kalibrieren und ihn mit einem gemischten Wert der jugularvenösen und systemischen arteriellen Sättigung vergleichen, wie er häufig vorkommt akzeptierte Referenz.

In diesem Sinne bietet der perkutane Aortenklappenersatz oder TAVI (Sapiens-Klappe, Edwards) den entscheidenden Vorteil, dass er während der gesamten Dauer des Aortenklappenverschlusses durch die Klappenentfaltung einen standardisierten und perfekt reproduzierbaren Kreislaufstillstand erzeugt, der zu einem geplanten Verlust der zerebralen Autoregulation führt Ballon.

Ziel der Forschung ist die Optimierung des Brainex-Algorithmus in vivo während des TAVI-Eingriffs und insbesondere während des Verlusts der zerebralen Autoregulation, der mit einem systematisch durch die Klappenentfaltung verursachten Kreislaufstillstand einhergeht. Diese Studie wird sich auch auf die Messung der jugularvenösen Sauerstoffsättigung (SvjO2) und der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) stützen, die die Referenzmessungen für die vorherigen Geräte sind.

ZIELE Das Hauptziel dieser Forschung ist die Optimierung eines Algorithmus zur Schätzung von SctO2 (SctO2Exp.) in vivo bei Patienten, bei denen ein femoraler TAVI-Eingriff vorgesehen ist und die während der Entfaltung der perkutanen Aortenklappe systematisch einer Phase des Verlusts der zerebralen Autoregulation ausgesetzt sind.

Sekundäre Ziele sind:

• Um die Qualität der EEG-Signale (Elektroenzephalogramm) von Elektroden im BRAINDEX-Sensor zu bewerten,
• Bewerten Sie die Möglichkeit, den ANI (Analgesia Nociception Index) aus PPG-Signalen (Photoplethysmographie) zu berechnen, die mit dem BRAINDEX-Sensor erfasst wurden
• Studieren Sie die technische Leistung des BRAINDEX-Sensors.

FORSCHUNGSPLAN Dies ist eine explorative, prospektive, interventionelle, offene klinische Untersuchung mit dem Ziel, den Algorithmus zur Schätzung von SctO2Exp zu entwickeln und zu optimieren.

EINSCHLUSSKRITERIEN

• Patient, männlich oder weiblich, über 18 Jahre alt
• Patient, der sich einem perkutanen Aortenklappenersatz mit Aortenklappenballonentfaltung (Edwards-Sapien-Klappe) unter einfacher Sedierung mit Remifentanil in AIVOC und spontaner Beatmung unterzieht
• Patient, der einem Sozialversicherungssystem angeschlossen ist oder Anspruch darauf hat
• Der Patient hat schriftliche und informierte Informationen über die Studie erhalten und eine kostenlose und informierte Einwilligung zur Teilnahme an der Studie unterzeichnet.

NICHTEINSCHLUSSKRITERIEN

• Notoperation
• Patient mit einem Gewicht von weniger als 40 kg
• Patient mit ischämischem Schlaganfall in der Vorgeschichte
• Patient mit einer Kontraindikation für die Katheterisierung arterieller Katheter
• Patient mit einer Kontraindikation für das Brainex-Gerät
• Geschützter Patient: Erwachsener unter Vormundschaft, Vormundschaft oder anderem Rechtsschutz, dem durch gerichtliche oder behördliche Entscheidung die Freiheit entzogen wurde
• Schwangere, gebärende oder stillende Frauen
• Patient ohne Einwilligung ins Krankenhaus eingeliefert

FORSCHUNGSVERFAHREN Das Forschungsverfahren besteht in der Optimierung des Brainex-Algorithmus zur Messung von In-vivo-SctO2Exp vor, während und nach einem nachgewiesenen Verlust der zerebralen Autoregulation im Zusammenhang mit einem Kreislaufstillstand, der durch die perkutane Aortenklappenentfaltung über einen transvalvulären Ballon programmiert wird, bei einem kräftigen Patienten, der in IVCA mit Remifentanil sediert wurde .

Die kontinuierliche Messung von SvjO2, der üblichen Referenzmessung für kommerziell erhältliche Geräte, wird durch die Implantation einer optischen Faser (CEVOX,PULSIONMedicalSystemsSEHans-Riedl-Str.17) durchgeführt 85622 Feldkirchen Deutschland) durch einen internen Jugularkatheter, zusätzlich zum herkömmlichen externen elektrosystolischen Antriebskatheter. Die folgenden Parameter werden alle 2 Sekunden aufgezeichnet: invasiver Blutdruck (systolisch, mittel und diastolisch), Herzfrequenz, SaO2 auf der Pulswelle. SvjO2 wird während des gesamten Implantationsverfahrens kontinuierlich aufgezeichnet. Die Zeitpunkte, zu denen der chirurgische Einschnitt beginnt, der Beginn der durch externe elektrosystolische Stimulation hervorgerufenen Sinustachykardie (Übersteuerung), der Beginn der Inflation des intraavalvulären Aortenballons, die maximale Ballonokklusion, das Ende der vollständigen Ballonentleerung, das Ende Der Zeitpunkt der Stimulation und das Ende des Hautverschlusses werden aufgezeichnet.

Es wird eine jugularvenöse und arterielle Gasometrie (1 ml pro Probe) durchgeführt, um die Erstkalibrierung der CEVOX-Faser zu Beginn des Eingriffs (Hautschnitt), dann vor der Übersteuerung, dann nach Beendigung der Übersteuerung und schließlich am Ende des Hautverschlusses durchzuführen , um sicherzustellen, dass keine Ableitung des geschätzten kontinuierlichen Werts der CEVOX-Faser erfolgt.

HINZUGEFÜGTER ACT Die Platzierung der CEVOX-Sonde zur kontinuierlichen SvjO2-Überwachung wird unter örtlicher Betäubung, zusätzlich zur Remifentanil-Sedierung, unter Ultraschallkontrolle durchgeführt.

Installation des nicht-invasiven Stirnsensors BRAINDEX.

EVALUATIONSKRITERIEN

Primäre Endpunkte:

• Über den BRAINDEX-Sensor aufgezeichnete NIRS-Signale (Nahinfrarotspektroskopie) zur Optimierung des Algorithmus
• SctO2Exp-Wert aus der Halsschlagadermessung zur Optimierung des Algorithmus.

Sekundäre Endpunkte:

• Über den BRAINDEX-Sensor aufgezeichnete EEG-Signale und über den Beschleunigungsmesser dreiachsige Beschleunigungsinformationen
• PPG-Signale (Photoplethysmokardiographie) über den BRAINDEX-Sensor und ANI-Signale über den ANIv2-Monitor
• Sensorbetrieb, Optodenablösung, Elektrodenablösung

STUDIENUMFANG Da es sich um eine explorative Studie handelt, konnte keine statistische Hypothese aufgestellt werden. Da das Hauptziel der Studie darin besteht, einen In-vivo-Algorithmus zur Schätzung von SctO2Exp zu optimieren, ist es wichtig, eine Stichprobe zu erhalten, die repräsentativ für die Vielfalt der bei TAVI-Eingriffen beobachteten hämodynamischen Situationen ist und den Vorteil einer hohen Standardisierung und Reproduzierbarkeit bietet. Durch den Einschluss von 40 Patienten soll diese Diversität erreicht werden. Durch den Einschluss von 40 Patienten soll diese Diversität erreicht werden.

VORGESEHENE ANZAHL DER ZENTREN Ein Zentrum: Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) im Hôpital Privé Jacques Cartier (Massy).

DAUER DER FORSCHUNG

• Dauer des Einschlusszeitraums: 10 Monate (voraussichtlicher Beginn des IC: 01.03.2023)
• Dauer der Teilnahme jedes Teilnehmers: Dauer des chirurgischen Eingriffs mit Nachverfolgung unerwünschter Ereignisse während der 24 postoperativen Stunden.
• Gesamtdauer der Forschung: 10 Monate und 24 Stunden (voraussichtliches Ende des CI: 01.05.2024).

STATISTISCHE DATENANALYSE Bei allen eingeschlossenen Patienten werden Analysen durchgeführt. Die über den gesamten Operationszeitraum des TAVI-Verfahrens gesammelten Hauptanalyse-NIRS-Signale werden zur Entwicklung des Algorithmus zur Berechnung von SctO2Exp verwendet.

Die Rohdaten werden mithilfe eines Butterworth-Tiefpassfilters der Ordnung 6 der Ordnung 6 entrauscht und potenzielle Artefakte, externe Lichtinterferenzen und hochfrequente Interferenzen (physiologisch und durch die elektromagnetische Umgebung verursacht) subtrahiert. Die regionale Sauerstoffkonzentration SctO2Exp wird dann unter Verwendung des modifizierten Lambert-Beer-Gesetzes, ausgedrückt durch die folgende Gleichung, für alle optischen Vektoren berechnet. Um den erhaltenen Algorithmus zu optimieren, werden die so geschätzten Konzentrationen SctO2Exp mit der Referenzmessung verglichen , SctO2Ref (geschätzt auf 25 % SaO2 und 75 % SvjO2) und werden verwendet, um die Abstände und Vektoren zusammenzufassen, die für eine genauere Schätzung der Sauerstoffsättigung erforderlich sind.

Sekundäranalyse

Bewertung der EEG-Signalqualität:

- EEG-Signalqualität angesichts physiologischer und umweltbedingter Artefakte Umweltartefakte im Zusammenhang mit dem TAVI-Verfahren (Patientenhandhabung, elektromagnetische Umgebung usw.) werden durch Berechnung eines Signal-Rausch-Verhältnisses bewertet, das durch die Leistungsdichte im Spektral definiert ist interessierendes Band (0,1 - 4 Hz), geteilt durch den verbleibenden Spektralinhalt und die Signalsättigungsindikatoren (als gesättigt betrachtet, wenn mehr als ±200 mV). Der Anteil des Sättigungsverhältnisses wird beschrieben. - Signalschwankungen in Bezug auf willkürliche oder unwillkürliche Bewegungen des Kopfes des Patienten, gemessen entlang 3 Achsen, werden berechnet. Eine Abweichung von mehr als 0,5 g in einer Achse wird als Kopfbewegung (freiwillig oder unfreiwillig) gewertet. Der Anteil der Variation über 0,5 g wird beschrieben.

Einschätzung der Möglichkeit der ANI-Berechnung:

- Die vom BRAINDEX-Sensor aufgezeichneten PPG-Signale werden zur Berechnung der ANI verwendet. Die Übereinstimmung zwischen der ANI, die aus den PPG-Signalen über den BRAINDEX-Sensor erhalten wurde, und der ANI, die vom ANIv2-Monitor erhalten wurde, wird mithilfe des Intraclass-Korrelationskoeffizienten (ICC) und der grafischen Methode von Bland und Altman bewertet. Der ICC und sein 95 %-Konfidenzintervall werden mithilfe einer 2-Faktor-Zufallsanalyse von Varianz, Patient und Methode bestimmt.

Studieren Sie die technische Leistung des BRAINDEX-Sensors:

• Die Betriebszuverlässigkeit des BRAINDEX-Sensors wird anhand einer Protokolldatei bewertet, die auf einen möglichen abnormalen Betrieb des Systems hinweist
• Die Identifizierung der Optodenablösung während der Messung wird durch Schätzung der Varianz des Umgebungsrauschens bei ausgeschalteten Dioden bewertet
• Der Hinweis auf eine Elektrodenablösung während der Messung wird ausgewertet, indem die Impedanz der Elektroden durch die Erfassungskomponente geschätzt wird

ERWARTETE VORTEILE Die erwarteten Ergebnisse dieser Forschung bestehen darin, den SctO2Exp-Berechnungsalgorithmus des BRAINDEX-Sensors in vivo unter tatsächlichen Patientenmanagementbedingungen in nachgewiesenen Situationen mit Verlust der zerebralen Autoregulation zu optimieren.