Tietoisuus ja nosiseptio anestesian aikana (NOCICON)

Tausta: Tähän asti tajunnan kliininen neuromonitorointi yleisanestesiassa on perustunut aivojen eristettyjen etuosien sähköfysiologiseen arviointiin, joka tarjoaa vain osittaisen käsityksen tajunnan ylläpitämiseen tai keskeyttämiseen liittyvistä hermomekanismeista. Lisäksi toiminnallisia yhteyksiä ja graafiteorian tietoisuuden markkereita ei ole vielä tutkittu vasteena nosiseptioon kirurgisen anestesian aikana, ja on edelleen epäselvää, kuinka nosiseptio vaikuttaa anestesian aiheuttamaan tajuttomuuteen.

Tavoitteet: Tämä tutkimus tutkii kuinka hd-EEG (high density electroencephalogram) toiminnalliset tajunnan markkerit liittyvät nosiseptioon yleisanestesian aikana. Tarkemmin sanottuna tämän tutkimuksen tavoitteena on karakterisoida haitallisen stimulaation aiheuttamia koko aivojen toiminnallisia yhteyksiä ja verkkomuutoksia ja mukauttaa nämä löydökset kliinisesti käyttökelpoiseen EEG-montaasiin (elektroenkefalogrammi). Tätä varten on asetettu kolme erityistavoitetta:

1. Vertaa yleisanestesian toiminnallisia yhteyksiä ja verkkoominaisuuksia ennen kyynärluuhermon tetaanista stimulaatiota, sen aikana ja sen jälkeen yleisanestesian aikana
2. Tutki toiminnallisen liitettävyyden ja verkon ominaisuuksien välistä yhteyttä sekä muutoksia hypnoottisessa syvyydessä ja nosiseptissa, jotka on laskettu tavanomaisilla kliinisillä neuromonitorointityökaluilla.
3. Tunnista 20 EEG-kanavan yhdistelmä, joka havaitsee optimaalisesti haitallisen stimulaation aiheuttamat muutokset toiminnallisessa verkossa.

Tutkimuksen suunnittelu: Tämä tutkimus on alustava prospektiivinen ja havainnollinen tutkimus. Se suoritetaan 30 potilaalle (n = 30), joille on määrä leikkaukseen yleisanestesiassa. Potilaat rekrytoidaan ja testataan Hôpital Maisonneuve-Rosemontista Center intégré universitaire de santé et de services sociaux du Nord-de Center for Advanced Research in Sleep Medicine (CARSM) hd-EEG (high density electroencephalogram) -järjestelmällä. -l'Île-de-Montréal (CIUSSS-NIM).

Protokolla: Esilääkitystä ei anneta. Leikkaussaliin tullessaan tutkijat asettavat potilaan päähän 128-kanavaisen EEG-suolaliuosverkon (MagstimEGI), jossa on viittaus Cz:ään (käyttöaika 10 min). Impedanssit varmistetaan ja ne pidetään < 50 kΩ koko tutkimuksen ajan. Potilas sijoitetaan selälleen ja kaikki rutiinimonitorit asennetaan (sähkökardiografia, noninvasiivinen verenpaine- ja pulssioksimetria, nenänielun lämpötila ja hiilidioksidin osapaine hengityksen lopussa). PMD200TM-näyttö (sormitunnistin, joka heijastaa matalasta korkeaan nosiceptionia) sekä Bispectral Index (BIS) yhdistetään anestesiakoneeseen ja potilaaseen, mikä tallentaa Nociception Level (NOL) -indeksin ja BIS:n jatkuvasti.

Ennen induktiota (herätys) suoritetaan 5 minuutin perusviivan lepotilan EEG silmät kiinni. NOL:n, BIS:n, keskimääräisen valtimopaineen (MAP) ja sykkeen (HR) perusarvot tallennetaan 1 minuutin ajan ennen induktiota. Yleisanestesia indusoidaan propofolilla ja remifentaniililla. Propofolia annetaan kohdekontrolloidulla infuusiopumpulla (TCI) käyttäen Marshin farmakokineettistä mallia46 ja propofolin ennustettu alkuperäinen tavoitekonsentraatio vaikutuskohdassa on 2,0 mikrog/ml flash-tilassa. Propofolin tavoitteita säädetään 0,2 mcg/ml:n välein, kunnes BIS-arvo 45-55 saavutetaan. Samanaikaisesti remifentaniilia annetaan anestesian induktioon annoksella 1 mikrogramma.kg-1 30 sekunnin aikana, tavoite NOL-indeksin ollessa alle 10:n kynnyksen. BIS:n ja EEG:n mahdollisen elektromyografisen kontaminaation eliminoimiseksi rokuroniumia (0,8 mg/kg bolus ja sen jälkeen infuusio) annetaan, kun potilas ei enää reagoi ja BIS 45-55 on saavutettu. Tämän jälkeen potilasta ventiloidaan manuaalisesti 100 % sisäänhengitetyllä O2:lla, kunnes vaste kyynärvarren sähköiseen stimulaatioon osoittaa, että lihasrelaksantit ovat täysin aktiivisia. Potilas intuboidaan videolaryngoskoopilla ja käynnistetään mandriini ja koneellinen ventilaatio. Hypnoottista syvyyttä tarkkaillaan jatkuvasti BIS-arvolla 45–55, ja propofolin antoa säädetään tämän tavoitteen säilyttämiseksi. Remifentanilin käyttö keskeytetään, kun kivuliaampaa stimulaatiota ei tapahdu.

Tässä vaiheessa haitallista stimulaatiota viivästetään vähintään 10 minuuttia remifentaniilin tauon jälkeen, jotta remifentaniili poistuu. Tänä aikana aika käytetään harkitusti potilaan asettamiseen, steriilin liinan levittämiseen ja kirurgisten välineiden valmisteluun. Lopuksi suoritetaan 5 minuutin "kiputon jakso", jonka aikana potilas ei kohtaa stimulaatiota tai manipulointia. Tämän 5 minuutin esistimulaatiojakson aikana tallennetaan lepotilan EEG-tallennus. NOL-indeksin, BIS-, HR- ja MAP-mittaukset alkavat 1 minuutti ennen haitallisen ärsykkeen käyttämistä (keskiarvot muodostavat NOL- ja HR-perusarvot esistimulaatiotilanteessa).

Sitten käytetään sähköstimulaatiota. Tämä koostuu standardoidusta tetaanisesta stimulaatiosta ei-dominoivan kyynärvarren kyynärvarrelle rutiininomaisella hermostimulaattorilla (100 Hz, 70 mA) 30 sekunnin ajan.47 Hd-EEG-tallennus ja samanaikainen NOL-indeksin mittaus , BIS, HR ja MAP tapahtuvat tetaanisen stimulaation 30 sekunnin aikana (stimulaatio) ja jatkuvat 5 minuutin ajan sen jälkeen (Stimulaation jälkeinen). Tämä tallennusikkuna pidetään vapaana mistään muusta ulkoisesta stimulaatiosta. Tämän ajanjakson jälkeen EEG-verkko poistetaan ja tutkijat poistuvat leikkaussalista. Leikkaus aloitetaan ja anestesiatoimenpiteet jatkuvat hoidon vakiona.

Data-analyysit: Data-analyysit suoritetaan CIUSSS-NIM:ssä. HD-EEG-tiedot kaistanpäästösuodatetaan välillä 0,1–50 Hz, ja muut kuin päänahan kanavat hylätään. Meluiset aikakaudet ja kanavat, lihas- ja ei-fysiologiset esineet poistetaan. EEG-tiedot viitataan uudelleen keskiarvoon. Tutkijat rakentavat kullekin potilaan tilalle toiminnallisia yhteysverkkoja käyttämällä amplitudiverhokäyräkorrelaatiota (AEC), painotettua vaiheviiveindeksiä (wPLI)48 ja suunnattua vaiheviiveindeksiä (dPLI),49 deltassa (0,5–4 Hz), theta ( 4-7 Hz), alfa (8-13 Hz) ja beta (14-30 Hz) taajuuskaistat kaikille elektrodikanavien pariyhdistelmille 10 sekunnin ikkunoissa. AEC- ja wPLI-verkoista tutkijat laskevat graafin teoreettiset ominaisuudet (esim. binäärinen pieni maailma, klusterointikerroin, modulaarisuus, globaali tehokkuus) yleisen toiminnallisen integraation ja erilaistumisen arvioimiseksi. dPLI-matriiseja käytetään frontoparietaalisen liitettävyyden asteen ja suunnan arvioimiseen eri olosuhteissa. BIS:n (delta-BIS) ja NOL:n (delta-NOL) vaihtelut eri olosuhteissa sekä NOL:n huippuarvo (huippu-NOL) stimulaatio- ja poststimulaatioolosuhteiden aikana tallennetaan.

Tilastolliset analyysit: Tutkijat vertaavat heräämisen, esistimuloinnin, stimulaation ja jälkeisen stimulaation olosuhteita eri toiminnallisissa yhteyksissä ja verkon ominaisuuksissa käyttämällä riippumattomien näytteiden t-testejä ja ANOVAa, jossa ikä ja sukupuoli ovat kovariaatteja, arvioidakseen eroja ehdot. Tämän jälkeen tutkijat käyttävät k-keskiarvojen klusterointianalyysiä tunnistaakseen mittareita, jotka pystyvät parhaiten erottamaan olosuhteet haitallisen simuloinnin kanssa ja ilman. Merkittävimmät ominaisuudet, jotka on tunnistettu k-keskiarvoilla, korreloidaan sitten indusoitujen delta-BIS:n ja delta-NOL:n sekä huippu-NOL:n kanssa näiden muuttujien välisen suhteen tutkimiseksi. Lopuksi tutkijat käyttävät syvää koneoppimislähestymistapaa tunnistaakseen 20 EEG-kanavan yhdistelmän, joka voi parhaiten havaita kivun aiheuttamat muutokset toiminnallisissa yhteyksissä ja verkon ominaisuuksissa. P-arvot korjataan useita vertailuja varten perhekohtaisella virheenkorjauksella. Jos valitut toiminnalliset liitettävyys- ja verkkomerkit eivät tuota tilastollisia eroja vasteena SA1:n haitalliseen stimulaatioon, tutkijat siirtyvät syvään koneoppimislähestymistapaan ominaisuuksien oppimisen avulla konvoluutioarkkitehtuuria käyttäen tunnistaakseen EEG-ominaisuudet (spektri, ajallinen). ja spatiaalinen), jotka osoittavat voimakkaimpia muutoksia vasteena haitalliseen stimulaatioon.

Riskit ja haitat : Tähän tutkimukseen osallistumiseen ei ole odotettavissa riskejä. Elektrodien asettamiseen liittyvät haitat ovat minimaaliset, ja niihin sisältyy mahdollinen päänahan ärsytys, joka häviää itsestään. Kokeellisia lääkkeitä ei käytetä