TBI:n multimodaalinen seurantatutkimus (monTBI)

Tausta:

Traumaattinen aivovaurio (TBI, "päävamma") on merkittävä sairastuvuuden ja kuolleisuuden syy maailmanlaajuisesti (Hyder et al., 2007). Elämän neljän ensimmäisen vuosikymmenen aikana trauma on yleisin kuolinsyy, ja TBI on osallisena vähintään puolessa tapauksista (Jennett, 1996). Yhdistyneessä kuningaskunnassa 1 500 henkilöä 100 000:ta kohden (yhteensä 1 miljoona) käy vuosittain onnettomuus- ja ensiapuosastoilla päävamman vuoksi. Näistä noin 135 000 ihmistä otetaan joka vuosi, ja arviolta 500 000 henkilöä (16–74-vuotiaat) on pitkäaikaisesti vammautunut suoraan TBI:n seurauksena (Headway, 2016). Noin 10 ihmistä 100 000:sta kuolee vuodessa päävammaan (Jennett ja MacMillan, 1981, Hutchinson et ai., 1998).

TBI:n lopputuloksen päätekijä on ensisijaisen vamman vakavuus, joka on peruuttamaton. Ensisijainen vaurio johtaa kuitenkin poikkeuksetta solu- ja molekyylikaskadien aktivoitumiseen, jotka välittävät lisää sekundaarisia vaurioita, jotka kehittyvät seuraavien tuntien ja päivien aikana (Masel ja DeWitt, 2010) ja ovat siksi soveltuvia terapeuttiseen interventioon. Nämä molekyylikaskadit voivat johtaa aivojen turvotukseen kiinteän kallonsisäisen osan rajoissa, mikä johtaa kohonneeseen kallonsisäiseen paineeseen (ICP) ja vaarantavaan aivojen perfuusiopaineeseen (CPP) (Werner ja Engelhard, 2007). ICP:n hallinta ja CPP:n ylläpito on ollut TBI:n neurointensiivisen hoidon perustana useiden vuosikymmenien ajan, mutta äskettäin tehty satunnaistettu monikeskustutkimus ei kuitenkaan pystynyt osoittamaan pitkäaikaista myönteistä tulosta ICP-ohjatulla hoidolla (Carney et al., 2012). ).

Cambridgessa sijaitseva Neuro Critical Care Unit (NCCU) on maailman johtava TBI-seurannassa, ja se käyttää rutiininomaisesti multimodaalista seurantaa, joka sisältää ICP:n, aivokudoksen hapen ja mikrodialyysin monitoroinnin jokaisessa TBI-potilaassa. Käsitteellisesti mikrodialyysin seuranta on houkutteleva menetelmä kudosbiokemian arvioimiseksi, koska se tarjoaa suoran mittauksen aineenvaihdunnan substraateista solutasolla, jolla energiakatko tapahtuu. Erityisesti mikrodialyysistä johdettu mitta Laktaatti/pyruvaattisuhde (LPR) on solun redox-tilan ja siten aerobisen ja anaerobisen aineenvaihdunnan välisen tasapainon mitta. Tähän mennessä kirjallisuuden tutkimukset ovat keskittyneet osoittamaan, että yksittäiset seurantaparametrit mm. mikrodialyysistä johdettu LPR>25 korreloi epäsuotuisan tuloksen kanssa monimuuttujaanalyyseissä (Sarrafzadeh et al., 2000, Timofeev et al., 2011).

Eräs syy, miksi ICP-seurantatutkimuksen ei ole osoitettu tuottavan parempaa tulosta, on se, että hermosoluvaurioille on useita vaihtoehtoisia reittejä, kuten riittämätön hapen toimitus (Nortje ja Gupta, 2006), diffuusioeste kudoksissa (Smielewski et al., 2002), kudosten hypoglykemia (Vespa et ai., 2003) ja mitokondrioiden toimintahäiriö (Verweij et al., 2000). Ymmärryksemme näistä patofysiologisista mekanismeista on kehittynyt suuresti käyttämällä multimodaalista seurantaa, mukaan lukien aivokudoksen hapen suora mittaus ja aivomikrodialyysi. Teoriassa näitä patofysiologisia tiloja voitaisiin hoitaa käyttämällä ICP:tä alentavaa hoitoa, lisäämällä aivojen perfuusiopainetta (CPP), lisäämällä hapen toimitusta ja lisäämällä glukoosin toimitusta. Emme kuitenkaan tällä hetkellä tiedä parasta tapaa yhdistää näitä hoitoja ja niitä käytetään usein yhdessä, mikä vaikeuttaa riippumatonta analysointia. Lisäksi tällä hetkellä ei ole hyväksyttyä hoitoa mitokondrioiden toimintahäiriöille, ja vaikka jotkut väittävät, että mitokondrioiden toimintahäiriö on välitön lisääntyneen LPR:n vuoksi (Nordstrom et al., 2016), todellisuus on monimutkaisempi, koska on tiloja, jotka voidaan hoitaa lisääntyneellä LPR:llä. , mutta nämä tilat on vahvistettava paremmin kliinikoille, jotta ne voivat ohjata hoitoa tarkasti (Lazaridis ja Robertson, 2016). Aiemmat TBI-ohjeiden toteutukset ovat osoittaneet parantavan hoitoa ja vähentävän terveyteen liittyviä kustannuksia, minkä toivomme saavuttavan vakiintuneella kliinisellä protokollallamme (Faul et al., 2007).

Kokonaistutkimuksen suunnittelu

Ehdotamme hoitoalgoritmia, joka tutkii, kuinka standardoitua kliinistä protokollaa, joka sisältää multimodaalisia seurantaparametreja (kallonsisäinen paine, aivokudoksen happi- ja mikrodialyysiparametrit), voidaan soveltaa systemaattisesti ja tiukasti traumaattisen aivovaurion (TBI) potilasryhmässä, jonka aivokemia on häiriintynyt. LPR >25).

Pääasiallinen tulosmittarimme on protokollan kyky parantaa LPR:ää sekä nähdä, kuinka monta potilasta voidaan jakaa johonkin ehdotettuun hoitoluokkaan (katso alla).

Interventiot ja arvioinnit

Sisällytyksen jälkeen potilaita seurataan käyttäen tavanomaista kliinistä seurantaa rauhoitetuille ja ventiloiduille TBI-potilaille, joka sisältää intrakraniaalisen paineen (ICP) seurantalaitteen, aivokudoksen happimonitorin (PbO2) ja mikrodialyysin aivojen biokemian arvioimiseksi (Le Roux et al., 2014, Hutchinson et ai., 2015). Vaikka ICP:tä ja PbO2:ta mitataan jatkuvasti, mikrodialyysinäytteet mitataan tunnin välein. Jos LPR:ssä havaitaan poikkeama (LPR>25), potilaiden seurantatiheys kasvaa 30 minuutin välein. Ensisijainen mittamme häiriintyneestä energiantuotannosta solutasolla on LPR>25. Tämän kynnyksen on osoitettu liittyvän epäsuotuisaan pitkän aikavälin lopputulokseen (Timofeev et al., 2011, Stein et al., 2012). Jos LPR ylittää 25 kahdessa peräkkäisessä näytteessä (virheellisten tai ohimenevien poikkeamien välttämiseksi), se laukaisee erityisiä hoitostrategioita riippuen muista samanaikaisista seurantamenetelmistä. Jokaisen toimenpiteen jälkeen otetaan kaksi peräkkäistä mikrodialyysinäytettä varmistaakseen, onko LPR korjattu vai onko protokollan lisävaihetta tarpeen tehdä. Interventioiden järjestys on valittu sen perusteella, kuinka vahvasti kunkin interventio liittyy LPR:ään olemassa olevassa kirjallisuudessa (Hutchinson et al., 2015).

VAIHE 1: Intrakraniaalisen hypertension korjaus; ICP, joka on korjattu arvoon <20 mmHg. Kohonnut ICP vaarantaa sekä substraatin että hapen kulkeutumisen loukkaantuneisiin aivoihin vähentämällä aivojen perfuusiopainetta) ja on itsessään riippumaton huonon tuloksen ennustaja (Marmarou et al., 1991, Bratton et al., 2007b) . Akuutissa tilassa käytämme hypertonista suolaliuosta (100 ml 5 % suolaliuosta keskuslaskimoboluksella) nopeana keinona vähentää ICP:tä (Marko, 2012). Tätä seuraa ICP-hallintatoimenpiteiden eskalaatio käyttämällä vakiintunutta ICP-protokollaamme (Helmy et al., 2007).

VAIHE 2: Varmista riittävä hapetus; nostaa PbO2:ta > 15 mmHg

Lisääntynyt LPR voi heijastaa iskemiaa ja ensiksi varmistamme riittävän hapetuksen lisäämällä PbO2:ta >15 mmHg. Tämä PbO2-kynnys on kirjallisuudessa tunnustettu fysiologiseksi (van den Brink et ai., 2000). Aivokudoksen hapen saatavuudelle on kaksi mahdollista rajoitusta, jotka tunnistetaan TBI:ssä:

1. Riittämätön hapen toimitus (DO2 (aivot) = aivojen verenvirtaus (CBF) x happikapasiteetti veressä) Ensinnäkin varmistamme riittävän hemoglobiinipitoisuuden (> 8g/dl) veressä ja normovolemian riittävän hapenkuljetuskyvyn varmistamiseksi. Aivojen perfuusiopainetta (CPP) seurataan CBF:n korvikkeena, ja se pidetään yleensä noin 60-80 mmHg:ssä käyttämällä vasopressoreita NCCU:ssa. CPP-tavoite perustuu yksittäisen potilaan itsesäätelyparametreihin käyttämällä ICM+-ohjelmistoa. Painereaktiivisuusindeksi (PRx) on mitta aivoverisuoniston kyvystä säädellä itseään erilaisiin CPP-arvoihin (Czosnyka et ai., 1997). Potilaan CPP:n pitäminen tällä autosäätelyalueella on havainnointitutkimuksissa osoitettu parantavan tulosta (Aries et al., 2012, Needham et al., 2016). Jos PRx on > 0,3, nostamme CPP:tä 10-20 mmHg (enintään 80 mmHg BTF-ohjeissa ehdotetun ylemmän kynnyksen mukaisesti) (Bratton et al., 2007a).
2. Diffuusioeste Jopa riittävällä hapen toimituksella, mikroverenkierron romahdus kapillaaritasolla voi johtaa kudosten hypoksiaan (Menon et al., 2004). Tässä tilanteessa hapen osapaineen lisääminen valtimoveressä (PaO2) voi lisätä gradienttia veren hapen ja aivokudoksen välillä ja ohjata happea kudoksiin (Reinert et al., 2003). Tämä saavutetaan lisäämällä sisäänhengitetyn hapen (FiO2) osuutta 40 % FiO2:n maksimiarvoon 80 %.

VAIHE 3: Varmista riittävä metabolisen substraatin toimitus; lisää aivojen glukoosia > 1,0 mmol/L Glukoosi on ensisijainen biokemiallinen substraatti pyruvaatin tuottamiseksi glykolyysin kautta. Aivokudoksen hypoglykemia, joka mitataan mikrodialyysillä, on osoitettu olevan yleinen TBI:n jälkeen, ja se korreloi epäsuotuisan lopputuloksen kanssa (Stein et al., 2012). Jos aivokudoksen glukoositasot laskevat <1,0 mmol/L, nostamme plasman glukoosipitoisuuden 7-10 mmol/L:iin, koska alhaisempien tasojen on osoitettu korreloivan aivokudoksen hypoglasemiaan (Oddo et al., 2008), käyttämällä 50 % dekstroosia . Glukoosimanipuloinnin on aiemmin osoitettu parantavan LPR:ää (Oddo et al., 2008).

VAIHE 4: Pysyvä LPR>25 kaikista normalisoiduista seurantamenetelmistä huolimatta; harkitse mitokondrioiden toimintahäiriötä Mitokondriot ovat oksidatiivisen fosforylaation paikka soluissa, jotka tuottavat adeniini-trifosfaattia (ATP) hapen ja sopivan biokemiallisen substraatin (tyypillisesti pyruvaatti) läsnä ollessa trikarboksyylihapposyklissä (TCA). On empiirisesti osoitettu, että TBI:n jälkeen mitokondriot eivät pysty hyödyntämään näitä substraatteja energiantuotantoon edes riittävän hapetuksen ja glukoosin läsnä ollessa (Verweij et al., 2000). Tässä tilanteessa rajoitettuja määriä ATP:tä syntyy anaerobisten reittien kautta, jolloin syntyy laktaattia sivutuotteena, mikä lisää LPR:ää. Tässä tapauksessa LP-suhde kasvaa, mutta normaalilla pyruvaattipitoisuudella (>70 mmol/l). Tässä tilanteessa ei ole hyväksyttyjä farmakologisia hoitoja, vaikka kirjallisuudessa on osoitettu sekä sukkinaattia, joka on trikarboksyylihapposyklin komponentti (Ehinger et al., 2016), että syklosporiini A:ta, kalsineuriini-inhibiittoria (Mbye et al., 2009). potentiaalinen teho mitokondrioiden toimintahäiriöitä vastaan, ja syklosporiini A:lla on todistettu turvallisuusprofiili TBI-potilailla (Mazzeo et al., 2009). Hoitavan lääkärin on päätettävä, haluavatko he harkita uusia hermostoa suojaavia aineita tai metabolisia substraatteja, jotka ovat osoittaneet lupaavia tuloksia mitokondrioiden toimintahäiriöiden hoidossa.

Otantastrategiat ja tiedonkeruu

Multimodaalisuuden seurantaparametrit kerätään neurokriittisen hoidon yksikössä (NCCU) reaaliajassa, mukaan lukien ICP, CPP (PRx) ja PbO2 sekä mahdolliset hoidot. NCCU:n tutkimussairaanhoitajat ottavat 30 minuutin välein mikrodialyysiparametrit, mukaan lukien aivojen metaboliitit glukoosi, pyruvaatti, laktaatti, glyseroli ja glutamaatti. Kun kallonsisäistä seurantaa ei pidetä enää tarpeellisena, se lopetetaan tavanomaisen hoidon mukaisesti. Potilaan saamien toimenpiteiden määrä ja kaikki poikkeamat protokollasta tallennetaan.