Étude de cohorte pour étudier l'association entre les modifications du volume cérébral et le dysfonctionnement cognitif postopératoire (POCD-MRI)

Arrière-plan:

Les soins anesthésiques pour la chirurgie élective des patients septuagénaires ou octogénaires constituent une entité de plus en plus importante dans la pratique clinique, compte tenu du développement démographique dans de nombreux pays du monde occidental. Un déclin cognitif de degré variable est fréquemment observé après une intervention chirurgicale majeure chez les patients âgés. Une association potentielle entre l'anesthésie et le développement de la démence et de l'atrophie cérébrale chez les patients âgés est controversée. Cependant, il n'est pas rare que lors des visites préopératoires de l'anesthésiste, les patients expriment la peur de subir une sorte de déclin cognitif après l'opération et soulèvent des inquiétudes quant aux effets indésirables psychologiques ou neurologiques à long terme (par ex. pertes de mémoire) liées à l'anesthésie. Les cliniciens ont identifié ce problème il y a des décennies et ajoutent le dysfonctionnement cognitif postopératoire (POCD) à la liste des complications fréquentes de l'anesthésie chez les patients âgés ; Pourtant, il y a un manque de données cliniques prospectives et une mauvaise compréhension de la physiopathologie du POCD, et aucune stratégie préventive ou traitement n'a été décrit jusqu'à présent.

Une étude a rapporté une incidence de dysfonctionnement cognitif postopératoire (DCPO) de 41 % chez les patients chirurgicaux âgés de 60 ans ou plus. Dans une étude précédente menée par notre groupe, jusqu'à 47 % des patients de plus de 65 ans présentaient un POCD une semaine après la chirurgie. Chez de nombreux patients, il s'agit d'un problème transitoire, mais certains patients conservent des déficits permanents, avec une mortalité accrue et des conséquences importantes sur la situation socio-économique. Une association entre la chirurgie et le déclin cognitif à long terme n'a pas encore été établie ; cependant, les patients qui développent un délire postopératoire (une forme transitoire mais particulièrement grave de POCD) ont un risque accru de développer une démence dans les années suivant la chirurgie. Cependant, dans une étude de suivi de cohorte, le diagnostic de POCD lui-même ne représentait pas un facteur de risque significatif de démence. La physiopathologie du déclin cognitif postopératoire reste incertaine. Cependant, des études chez l'animal ont montré que la réponse inflammatoire systémique provoquée par l'intervention chirurgicale est associée à une activation microgliale et à une déficience cognitive postopératoire. De plus, les anesthésiques volatils se sont révélés neurotoxiques dans les cultures cellulaires et, dans certaines expériences sur des animaux, l'exposition à des concentrations cliniques d'anesthésiques volatils a été associée à un déclin cognitif postopératoire. Une analyse rétrospective récente des données de cohorte suggère que la chirurgie peut être associée à une diminution du volume cérébral chez les patients. Cependant, en raison des limites méthodologiques de cette étude, aucune analyse d'un lien potentiel entre l'atrophie et les fonctions cognitives n'a été faite.

Étudier le design:

Étude de cohorte prospective

Groupes d'étude :

Deux groupes de patients seront étudiés. Soixante-dix patients subissant des interventions chirurgicales majeures seront recrutés pour cette étude, et 30 participants à l'étude en bonne santé (aucune intervention chirurgicale) seront recrutés pour servir de témoins. Chez tous les patients, les fonctions cognitives de base et l'imagerie IRM structurelle, y compris la détermination des volumes de matière grise pertinents pour les fonctions cognitives (hippocampe), seront réalisées.

• Groupe 1 : Groupe Chirurgie Sévoflurane (n=70)
• Groupe 2 : groupe témoin (n = 30)

Recrutement:

Les participants à l'étude du groupe de chirurgie Sévoflurane (groupe 1) seront recrutés en tant que patients de l'Hôpital universitaire de Bâle, un centre de soins médicaux tertiaires à Bâle, en Suisse, associé à l'Université de Bâle, en Suisse. Les participants à l'étude du groupe témoin (groupe 2) seront recrutés au hasard.

Points de terminaison :

Le critère d'évaluation principal ciblé de l'étude est la différence de variation du volume de l'hippocampe au fil du temps entre les patients atteints de POCD et les patients sans POCD.

Le critère d'évaluation secondaire est la corrélation entre le changement du volume cérébral et le changement de la fonction cognitive.

Gestion anesthésique :

L'anesthésie sera standardisée (anesthésie générale par sévoflurane et fentanyl en entretien, thiopental en induction et atracurium ou rocuronium en bloc neuromusculaire). En peropératoire, la dose d'anesthésique sera contrôlée à l'aide d'un indice dérivé de l'EEG (surveillance de la profondeur de l'anesthésie (indice bispectral (BIS), Aspect Medical Systems) et surveillance de la concentration de sévoflurane en fin d'expiration). En outre, la surveillance par spectroscopie cérébrale proche infrarouge (NIRS) bilatérale peropératoire (NIRO-200, Hamamatsu Photonics, Japon) sera appliquée. Les données seront téléchargées directement à partir des moniteurs et de l'appareil d'anesthésie (Dräger Perseus) à l'aide du logiciel ICM+.

Évaluation neuropsychologique :

La batterie de tests d'évaluation cognitive CERAD-Plus conforme au Consortium pour l'établissement d'un registre de la maladie d'Alzheimer - Batterie d'évaluation neuropsychologique (CERAD-NAB), Trail Making Tests A+B, et fluence phonétique (s-words), ainsi que le Test for Attentional Performance (TAP) développé pour analyser différents aspects de l'attention, sera réalisé en préopératoire, à 7 jours, 3 mois et 12 mois postopératoire. La formation de tout le personnel de l'étude et la supervision des tests cognitifs seront assurées par la clinique de la mémoire de l'hôpital universitaire de Bâle. Les fonctions cognitives seront quantifiées à l'aide du score total CERAD, sous sa forme démographiquement corrigée. Une correction des effets de pratique à court terme sera effectuée sur la base des travaux antérieurs.

Échantillons de sang:

Des échantillons de sang seront prélevés sur les participants à l'étude avant l'opération, 12h après l'opération et les jours 2 et 7, afin de déterminer les niveaux de protéine C-réactive (CRP), d'interleukine-6 ​​(IL-6), de facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-alpha ). Les échantillons de sang seront conservés pendant 1 an pour permettre des déterminations supplémentaires.

Données démographiques, procédurales et subjectives des patients :

• Âge, sexe et années d'études.
• Tests cognitifs comme indiqué : CERAD-Plus (CERAD-NAB, Trail Making Tests A+B, fluidité phonétique (mots en S)), test de performance attentionnelle (TAP), en préopératoire, à 7 jours, 3 mois et 12 mois après l'opération.
• Score de comorbidité de Charlson en préopératoire, à 3 mois et 1 an après l'opération
• Activités Instrumentales de la Vie Quotidienne (IADL) en préopératoire, à 3 mois et 1 an en postopératoire.
• Échelle de dépression gériatrique (GDS) en préopératoire, à 3 mois et 1 an en postopératoire.
• Short Form Health Survey (SF-36) en préopératoire, à 3 mois et 1 an après l'opération.
• État physique ASA, type et durée de l'anesthésie, type et durée de la chirurgie.
• Délire postopératoire (Confusion Assessment Method; CAM), chirurgie répétée et infections postopératoires.
• Cotation subjective des fonctions cognitives sur une échelle EVA (0-10) en préopératoire, à 7 jours, 3 mois et 1 an postopératoire.
• Classement subjectif du changement des fonctions cognitives sur une échelle de Likert en cinq points (bien pire, pire, égal, meilleur, bien meilleur) à 7 jours, 3 mois et 1 an après l'opération.
• Évaluation subjective de la réussite de la chirurgie (Oui/Non) à 7 jours, 3 mois et 1 an après l'opération.
• Cotation subjective de la douleur sur une échelle EVA (0-10) en préopératoire, 7 jours, 3 mois et 1 an postopératoire.

Imagerie par résonance magnétique (IRM) :

L'IRM sera réalisée en préopératoire, à 3 mois et 1 an après l'opération le même jour que les tests de la fonction cognitive. Aucun produit de contraste intraveineux ne sera administré. La formation de tout le personnel de l'étude et l'évaluation IRM, et/ou la supervision de l'évaluation IRM, seront effectuées par la division de neuroradiologie de l'hôpital universitaire de Bâle. L'IRM anatomique et de diffusion haute résolution sera réalisée à l'aide du scanner IRM 3T MAGNETOM Prisma™ de l'hôpital (Siemens, Zurich, Suisse). Pour notre analyse IRM initiale, nous supposons que les mêmes régions que celles décrites dans les troubles cognitifs légers (MCI) et la maladie d'Alzheimer (MA) sont pertinentes pour le POCD. Nous effectuerons une analyse de la région d'intérêt (ROI) au cours de cette partie de l'analyse. Dans un deuxième temps, nous effectuerons une analyse du cerveau entier.

Le protocole d'IRM du cerveau entier comprend une résolution tridimensionnelle (3D)-T1 (séquence MPRAGE, temps de répétition (TR) = 1620 ms, temps d'écho (TE) = 2,48 ms, 192 tranches), standard clinique à l'hôpital universitaire de Bâle) et imagerie 3D-T2 (séquence SPACE, TR = 3200 ms, TE = 408 ms, 192 tranches) pour la segmentation. De plus, une séquence de diffusion (séquence DTI, TR = 5800 ms, TE = 77 ms, 50 tranches, 64 directions, 8 B0) pour l'imagerie quantitative sera utilisée. Nous avons ajouté une séquence pondérée bidimensionnelle (2D)-PD/T2 (séquence TSE, TR = 4480 ms, TE1 = 9 ms, TE2 = 106 ms, 46 tranches) à des fins de diagnostic. La durée totale d'acquisition de l'IRM est d'environ 24 minutes.

Analyses statistiques:

La reconstruction corticale et la segmentation volumétrique seront effectuées avec la suite d'analyse d'images FreeSurfer, qui est documentée et disponible gratuitement en téléchargement en ligne (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/). Les détails techniques de ces procédures sont décrits dans des publications antérieures.

Des comparaisons (avant l'opération à 3 mois après l'opération) du volume de l'hippocampe et des résultats de la volumétrie basée sur les voxels du lobe médio-temporal et des zones d'association latérale des lobes temporaux et pariétaux seront effectuées à l'aide de l'analyse de la région d'intérêt (ROI). Les résultats quantitatifs d'imagerie seront corrélés à la performance du score total CERAD obtenu le même jour que les examens IRM. La relation entre les changements de volume (le cas échéant) avec la profondeur peropératoire de l'anesthésie (BIS) et la dose administrée de sévoflurane exprimée en équivalent de concentration alvéolaire minimale (MAC) corrigée pour l'âge multiplié par le temps d'administration sera calculée. Nous utiliserons également des approches multivariées (analyse multivariée voxel (MANOVA) et procédure de classification/prédiction) sur des données IRM multiparamètres afin de construire des prédicteurs composites optimaux des résultats neuropsychologiques des patients. Dans l'analyse du cerveau entier, nous utiliserons une régression multiple et des analyses répétées ANOVA du cerveau entier par voxel dans FreeSurfer pour corréler le volume de matière grise modulé estimé avec les scores neuropsychologiques.

Calcul de la taille de l'échantillon :

En supposant que 41 % des patients opérés développent un POCD et un écart type du changement de volume de l'hippocampe de 0,45 chez les patients avec et sans POCD, un échantillon total de 56 sujets peut détecter une différence de 0,4 mm3 dans le volume de l'hippocampe avec une puissance de 90 % à un seuil de signification bilatéral de 5 %. Pour compenser le fort perdu de vue malheureusement typique des études sur le DCPO et estimé à 20%, nous allons recruter 70 patients dans le groupe chirurgie.