Aivomonitorin ohjattu terapia sydänleikkauksen jälkeisiin aivotuloksiin

Neurologinen ja kognitiivinen heikkeneminen ovat edelleen yleisiä komplikaatioita, jotka vaikuttavat haitallisesti potilaiden tuloksiin sydänleikkauksen jälkeen. Sisällyttämällä aivojen happipitoisuutta mittaavan aivomonitorin perioperatiiviseen hoitoomme pyrimme vähentämään postoperatiivisia neurologisia ja kognitiivisia puutteita ja parantamaan tämän potilaspopulaation elämänlaatua. Pyrimme myös paljastamaan, kuinka vaarantuneet aivot muuttavat aineenvaihduntaa vasteena iskeemiselle vammalle ja kuinka tämä uusi tieto voi ohjata uusia ennaltaehkäiseviä hoitomenetelmiä haavoittuville potilaille.

Lyhyesti sanottuna aivojen lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) tai aivojen oksimetria on ei-invasiivinen monitori, joka arvioi aivojen hapetusta mittaamalla alueellista laskimoiden saturaatiota. Se perustuu intravaskulaarisen oksihemoglobiinifraktion mittaamiseen pienestä aivokuoren näytteestä kallon läpi käyttämällä lähi-infrapunavalospektroskopiaa. Aivooksimetria tutkii kaiken heijastuneen valon, sekä sykkivästä valtimoverestä että ei-sykkivästä laskimoverestä, ilman pulsaatiota, joten aivooksimetrialla voidaan jatkaa aivojen hapetuksen seurantaa sekä CPB:n että verenkiertopysähdyksen aikana. Tämän edun ansiosta aivooksimetriaa käytetään laajalti päivittäisessä sydänpuudutuksessamme, rutiininomaisesti verenkierron pysähtymistä vaativissa leikkauksissa ja muissa elektiivisissä CABG- ja venttiilinvaihto-/korjausleikkauksissa joissakin laitoksissa. Laajasta käytöstä huolimatta sen tulkinnassa ja kyvyssä optimoida aivojen lopputulos sydänleikkauksen jälkeen on edelleen kiistaa. Keskeiset kysymykset, joihin on vastattava, ovat: 1) huonoon ennusteeseen liittyvä desaturaatiokynnys; 2) absoluuttinen desaturaatioarvo, jolla haitallinen kliininen tulos lisääntyy, ja 3); jos suhteellinen trendi on tärkeämpi merkki lähestyvästä huononemisesta. Kaikki nämä kysymykset liittyvät kliiniseen käytäntöömme, mutta ne ovat edelleen vailla vastausta. Tutkimuksemme tavoitteena on ottaa ensimmäinen askel kohti ihanteellisen menetelmän tunnistamista aivooksimetrian hyödyntämiseksi sydänleikkauksissa neurologisten tulosten parantamiseksi lisäämällä hemodynaamisten ja laboratorioarvojen hallinnan tarkkuutta hoitoalgoritmin avulla.

Tämän tutkimuksen toinen osa sisältää metabolomisen profiloinnin, kun tarkennamme sydänleikkauspotilaiden perioperatiivista hoitoa parantaaksemme heidän aivotuloksensa. Huolimatta viime vuosikymmenien valtavista tutkimusponnisteluista, tällä hetkellä ei ole olemassa erityistä ja yksittäistä neurologista biomarkkeria (tai biomarkkeripaneelia), joka olisi validoitu kliiniseen käyttöön. Samaan aikaan neurokuvantaminen (CT ja MRI) on edelleen kultainen standardi aivovaurioiden diagnosoinnissa. Elinspesifiset biomarkkerit, jos niitä tunnistetaan, voivat olla luotettava ja kustannustehokas menetelmä diagnosoida, ohjata hoitoa, luokitella aivohalvauksen vakavuus, ennakoida kognitiivisia toimintoja ja ennustaa komplikaatioita. Viime aikoina metabolominen profilointi on mahdollistanut kattavan analyysin muutoksista metabolisen polttoaineen valinnassa useissa malleissa, mukaan lukien sydänpysähdys. Analyyttisen tekniikan kehitys on mahdollistanut useiden satojen metaboliittien kvantitatiivisen analyysin yhdellä mittauksella suurella teholla ja herkkyydellä.

Aineenvaihduntaprofilointi tarkoittaa pienimolekyylisten aineenvaihduntatuotteiden kvantifiointia kehon nesteistä tai kudoksista yhdessä vaiheessa, ja sillä on potentiaalia varhaiseen diagnoosiin, hoidon seurantaan ja eri sairauksien patogeneesin tutkimiseen. Tämä biomarkkerien havaitseminen suoritetaan soluissa, kudoksissa tai bionesteissä joko ydinmagneettisella resonanssilla (NMR) tai massaspektrometrialla (MS), jolle suoritetaan sitten monimuuttuja-analyysi. Jung et ai. arvioivat aivohalvauspotilaita käyttämällä 1H-NMR-spektropia yhdistettynä monimuuttujaiseen tilastolliseen analyysiin. Tässä tutkimuksessa arvioitiin häiriintynyttä aineenvaihduntaa sekä plasmassa että virtsassa potilailta, joilla oli tunnettu aivoinfarkti, jotta voidaan tunnistaa spesifinen aivohalvaukseen liittyvä proteomi. Samanlainen tutkimus on suoritettu neuroproteomiikan laajemmalla kvantitatiivisella määrityksellä jyrsijämallilla. Akuutin munuaisvaurion biomarkkeriennustetta potilailla, joille tehdään kardiopulmonaalinen ohitusleikkaus (CPB), on myös tutkittu. Huolimatta mahdollisuudestaan ​​laajaan käyttöön, metabolominen profilointi ei ole nähnyt sen käyttöä ohjaamaan neuroprotektiivista hoitoa potilailla, joille tehdään sydänleikkaus. Uskomme, että näiden kahden menetelmän ainutlaatuinen yhdistelmä tarjoaa arvokkaan mahdollisuuden paitsi parantaa potilaan neurokognitiivista lopputulosta, myös saada näkemyksiä siitä, mitkä biomarkkerit edustavat aivoiskemiaa tai muita aivovaurion merkkejä.

Erityistavoitteemme ovat: 1. Arvioida transaivojen metabolomista profiilia ja neurokognitiivista lopputulosta vasteena aivovaurioon potilailla, joita seurataan ja hoidetaan aivooksimetrian (NIRS) mukaisesti sekä potilailla, joita vain seurataan NIRS:llä.

Käytettävissä olevan kirjallisuuden perusteella työhypoteesimme on, että verrattuna vain valvottuihin potilaisiin, aivopolttoaineen käyttö vaikuttaa eri tavalla potilailla, joita seurataan ja hoidetaan tiukasti tiettyä hermostoa suojaavaa algoritmia noudattamalla.

1.a. Testaa aminohappo-, hiilihydraatti-, energia-, lipidi- ja nukleotidireittejä edustavien metaboliittien plasmapitoisuudet ydinmagneettista resonanssia (NMR) ja massaspektrometriaa käyttäen.

1.b. Vertaa hoidettujen ja hoitamattomien potilaiden neurokognitiivisia toimintoja käyttämällä kattavaa testiakkua, joka koostuu viidestä arviointimenetelmästä lähtötilanteessa, kotiutuksen yhteydessä ja 6 viikkoa leikkauksen jälkeen.