Leikkauksen jälkeisen deliriumin ennustaminen käyttämällä EEG:tä, genetiikkaa ja aivovaurion neurobiomarkkereita (POD-01)

POD määritellään "vaihtelevaksi tarkkaavaisuuden häiriöksi, joka edustaa akuuttia muutosta lähtötilanteesta, johon liittyy häiriintynyt kognitio tai havainto, eikä se johdu olemassa olevasta neurokognitiivisesta häiriöstä tai esiintyy vakavasti alentuneen kiihottumistason yhteydessä". Leikkauksen tyypistä ja tutkitusta populaatiosta riippuen sitä voi esiintyä 20-45 %:lla vanhemmista potilaista. POD on taakka terveydenhuollon tarjoajille. Itse asiassa se liittyy vahvasti lisääntyneeseen sairastumiseen ja kuolleisuuteen. POD:n patofysiologia on monitekijäinen, eikä sitä ole vielä täysin selvitetty. Ikääntyvät aivot ovat alttiimpia POD:n kehittymiselle. Kuitenkin enemmän kuin kronologinen ikä, potilaan yleinen haavoittuvuus ja hänen olemassa oleva kognitiivinen tila ovat indikaattoreita hänen kyvystään selviytyä näistä perioperatiivisista stressitekijöistä. Itse asiassa potilaan kognitiivinen tila on POD:n johtava syy, ja POD:ta ennustavat mallit osoittavat huonoa tarkkuutta, koska ne eivät ota huomioon potilaan preoperatiivista kognitiivista tilaa. Preoperatiivinen neurokognitiivinen arviointi voitaisiin tehdä, mutta nämä testit ovat aikaa vieviä ja niihin vaikuttavat useat tekijät. Tästä syystä tarvitaan objektiivisia työkaluja, jotta voidaan erottaa potilaat, joilla on ennen leikkausta kognitiivinen vajaatoiminta.

Ensimmäinen hypoteesi: Tietyn intraoperatiivisen EEG-signaalikuvion läsnäolo voi tarjota työkalun sellaisten potilaiden tunnistamiseen, joilla on taustalla ennen leikkausta kognitiivinen heikkous. Yleisesti käytetyt anestesia-aineet yleisanestesian induktioon ja ylläpitämiseen (esim. sevofluraani tai propofoli) tarjoavat tyypillisen elektroenkefalografisen kuvion, jossa on hitaita/delta- ja alfavärähtelyjä, pääasiassa etuaivojen aivokuoressa. Tarkemmin sanottuna alfavärähtelyt ovat itse asiassa peräisin parieto-okcipitaalisista kohdista hereillä olevilla potilailla ja siirtyvät kohti frontaalisia alueita anestesian induktion jälkeen. Tätä ilmiötä kutsutaan alfa-taajuuskaistan "anteriorisaatioksi". Lisäksi kaikkien EEG-taajuuksien joukossa alfavärähtelyjen osuus globaalissa jäljittämisessä kehittyy aikuisiän ajan: alfa-voimalla on taipumus laskea iän myötä, ja tämä väheneminen on selvempää taustalla olevan kognitiivisen häiriön (esim. lievä kognitiivinen vajaatoiminta, Alzheimerin tauti). Vielä tärkeämpää on, että on osoitettu, että alempi etuosan alfakaistan anteriorisaatio yleisanestesian aikana liittyy alhaisempiin preoperatiivisiin kognitiivisiin pisteisiin. Lisäksi näillä potilailla saattaa olla suurempi intraoperatiivisen EEG-suppression riski anestesia-aineiden yliannostuksen yhteydessä tai jopa usein pienemmästä nukutusaineannoksesta huolimatta. Tässä suhteessa frontaalisten alfavärähtelyjen esiintyminen ja voimakkuus yleisanestesiassa voivat olla potilaan preoperatiivisen kognitiivisen tilan indikaattoreita ja siten ennustaa POD:n kehittymisriskiä.

Toinen hypoteesi: Geneettiset tutkimukset ovat osoittaneet korrelaation tiettyjen genotyyppien ja kognitiivisen heikkenemisen riskin välillä. APOEe4-genotyyppi on tunnettu Alzheimerin taudin (AD) riskitekijä, ja sen on osoitettu olevan myös POD:n riskitekijä. APOEe4-alleeli ei kuitenkaan ole välttämätön eikä yksinomainen AD:n kehittämiseen, ja tämä voi pitää paikkansa myös POD:n kohdalla, koska tämä myöhäinen hypoteesi on hylätty muissa aiemmissa tutkimuksissa. Muuten harvoissa tutkimuksissa on tarkasteltu joitain EEG:n erityispiirteitä APOEe4-genotyypityksen mukaan AD-potilailla ja kontrollihenkilöillä. Valitettavasti heidän tulokset e4-alleelin ja siihen liittyvien EEG-poikkeavuuksien esiintymisestä ovat ristiriitaisia. Tähän mennessä mikään tutkimus ei ole liittynyt APOE-genotyypitykseen ja leikkauksensisäisiin EEG-kuvioihin yleisanestesiassa.

Kolmas hypoteesi: Perioperatiivisten aivojen hypoksian ja/tai hypoperfuusion ja hermotulehduksen jaksojen lisäksi POD:n patofysiologiset mekanismit sisältävät myös mahdollisen suoran aivovaurion sekä anestesian että leikkauksen aiheuttaman. Silti ihanteellinen biomarkkeri, joka on erittäin herkkä aivovaurioille ja erittäin spesifinen hermosoluille, on vielä tunnistamatta. Itse asiassa tällaisten proteiinien vapautuminen hermosoluvaurion jälkeen voi tapahtua useilta tasoilta, ja joillakin niistä on kallon ulkopuolisia lähteitä. Nämä lähteet voivat siksi vaikuttaa havaittuihin tuloksiin. Tämän seurauksena kliinisessä käytännössä mikään tällä hetkellä arvioiduista neurobiomarkkereista (esim. interleukins, Neuron Specific Enolase, S100 kalsiumia sitova proteiini B) on noussut luotettavaksi diagnostiseksi ja/tai prognostiseksi työkaluksi postoperatiivisten neurologisten komplikaatioiden arvioinnissa. Viime aikoina on kiinnitetty paljon huomiota neurofilamentteihin, koska tämä proteiiniryhmä on osa aksonien rakennustelinettä ja ekspressoituu yksinomaan hermosolukudoksessa. Tämän seurauksena epänormaalin korkeat tasot neurofilamentteja solunulkoisissa nesteissä, kuten aivo-selkäydinnesteissä (CSF) tai seerumissa, vastaavat spesifisesti hermosolujen vaurioita, mikä on merkittävä etu verrattuna muihin aiemmin testattuihin biomarkkereihin. Neurofilamentin kolmesta alayksiköstä neurofilament light (NfL) -alayksikkö on osoitettu lupaaviksi. Suuria NfL-pitoisuuksia on havaittu monissa hermoston rappeutumissairauksissa, mutta myös akuuteissa tapahtumissa, kuten traumaattisissa aivovaurioissa ja aivohalvauksessa. Koska seerumista on voitu mitata NfL:ää, jolloin aivo-selkäydinnestenäytteiden tarve on vältetty, on niiden analysointia perioperatiivisessa jaksossa helpotettu. Itse asiassa seerumin NfL-tasoja on äskettäin tutkittu perioperatiivisella jaksolla erilaisissa kirurgisissa potilaspopulaatioissa. Nämä tutkimukset antavat meille tietoa perioperatiivisen NfL:n vapautumisen kinetiikasta, mutta ne osoittavat ristiriitaisia ​​tuloksia korkeiden perioperatiivisten NfL-tasojen ja POD:n esiintymisen välisestä mahdollisesta korrelaatiosta.