Évaluation et amélioration de l'algorithme de mesure de la saturation en oxygène des tissus cérébraux Braindex (SctO2) (POC-SctO2)

SPONSOR BRAINDEX sas Parc Eurasanté 12 avenue Pierre Mauroy 59120 Loos

INVESTIGATEUR COORDINATEUR Professeur Julien AMOUR Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) Hôpital Privé Jacques Cartier 6 avenue du Noyer Lambert 91300 Massy, ​​France

TITRE Étude d'optimisation in vivo de l'algorithme de mesure de la saturation en oxygène du tissu cérébral (SctO2) par Braindex par rapport à une valeur de référence mixte de saturation veineuse jugulaire et artérielle systémique lors d'une perte avérée d'autorégulation cérébrale.

ID-RCB NUMÉRO 2022-A02770-43

JUSTIFICATION / CONTEXTE L'incidence des troubles cognitifs postopératoires (POCD) en chirurgie cardiaque est de l'ordre de 30 à 50 %. La perte d'autorégulation cérébrale est un facteur de POCD et de déclin cognitif. L'oxymétrie cérébrale dans le proche infrarouge (NIRS), un système de surveillance non invasif disponible dans le commerce, vise à détecter et à limiter la perte d'autorégulation cérébrale lors d'une instabilité hémodynamique peropératoire.

Le NIRS mesure actuellement la saturation en oxygène du tissu cérébral (SctO2) sur un volume de tissu inégal, et correspond à un prélèvement sanguin comprenant des composants artériels, veineux et capillaires.

Les performances des appareils d'oxymétrie cérébrale actuellement commercialisés ont été cliniquement validées de manière limitée, souvent chez des volontaires sains sans comorbidité, ou dans des situations cardio-vasculaires (tests d'hypoxémie) en dehors de tout acte chirurgical. Pour un certain nombre de dispositifs, les résultats des tests ont été extrapolés et commercialisés sans véritable validation clinique per-procédurale, et sans pouvoir affirmer pleinement la corrélation entre une perte réelle de l'autorégulation cérébrale, difficile à affirmer, et la baisse de SctO2 . Au-delà de la validation clinique, les différents dispositifs présentent un certain nombre de limitations et d'imperfections techniques, notamment une zone de prélèvement restreinte, un faible nombre d'émetteurs et de récepteurs, et une qualité variable des algorithmes de traitement du signal. Tous ces facteurs peuvent expliquer les résultats mitigés des récentes méta-analyses cliniques concernant les bénéfices de cette technologie.

Le capteur BRAINDEX offre l'avantage d'un imageur optique équipé de 60 LED émettant 6 longueurs d'onde (660, 730, 780, 810, 850 et 900nm) et de 28 photodiodes (capteurs optiques). Cet ensemble d'optodes se traduit par une mesure de 420 vecteurs optiques par hémisphère cérébral, améliorant la résolution de la mesure de l'oxygénation cérébrale et le nombre de zones d'analyse par rapport aux dispositifs actuels du marché.

Des premiers tests d'efficacité ont déjà été réalisés in silico à l'aide de modèles de simulation et sur banc d'essai. Nous souhaitons maintenant optimiser et calibrer l'algorithme d'analyse du signal pour mesurer la saturation en oxygène du tissu cérébral (SctO2) in vivo, dans un contexte de perte avérée de l'autorégulation cérébrale, et le comparer à une valeur mixte de saturation veineuse jugulaire et artérielle systémique, une valeur couramment utilisée. référence acceptée.

En ce sens, le remplacement valvulaire aortique percutané ou TAVI (valve Sapiens, Edwards) offre l'avantage décisif de générer un arrêt circulatoire standardisé et parfaitement reproductible, conduisant à une perte planifiée de l'autorégulation cérébrale, pendant toute la durée d'occlusion valvulaire aortique par le déploiement valvulaire. ballon.

L'objectif de la recherche est d'optimiser l'algorithme Braindex in vivo lors de la procédure TAVI, et en particulier lors de la perte d'autorégulation cérébrale liée à l'arrêt circulatoire systématiquement induit par le déploiement valvulaire. Cette étude s'appuiera également sur la mesure de la saturation veineuse jugulaire en oxygène (SvjO2) et de la saturation artérielle en oxygène (SaO2), qui sont les mesures de référence pour les appareils précédents.

OBJECTIFS L'objectif principal de cette recherche est d'optimiser un algorithme d'estimation de la SctO2 (SctO2Exp.), in vivo, chez des patients programmés pour un TAVI fémoral et systématiquement exposés à une période de perte d'autorégulation cérébrale lors du déploiement de la valve aortique percutanée.

Les objectifs secondaires sont :

• Pour évaluer la qualité des signaux EEG (électroencéphalogramme) des électrodes du capteur BRAINDEX,
• Evaluer la possibilité de calculer l'ANI (Analgesia Nociception Index) à partir des signaux PPG (photopléthysmographie) obtenus avec le capteur BRAINDEX
• Étudiez les performances techniques du capteur BRAINDEX.

SCHEMA DE RECHERCHE Il s'agit d'une investigation clinique exploratoire, prospective, interventionnelle, ouverte visant à développer et optimiser l'algorithme d'estimation de SctO2Exp.

CRITÈRE D'INTÉGRATION

• Patient, homme ou femme, âgé de plus de 18 ans
• Patient subissant un remplacement valvulaire aortique percutané avec déploiement de ballonnet valvulaire aortique (valve Edwards Sapien) sous sédation simple avec rémifentanil en AIVOC, avec ventilation spontanée
• Patient affilié ou ayant droit à un régime de sécurité sociale
• Patient ayant reçu une information écrite et éclairée sur l'étude et ayant signé un consentement libre et éclairé pour participer à l'étude.

CRITÈRES DE NON-INCLUSION

• Chirurgie d'urgence
• Patient pesant moins de 40 kg
• Patient ayant des antécédents d'AVC ischémique
• Patient présentant une contre-indication au cathétérisme par cathéters artériels
• Patient présentant une contre-indication au dispositif Braindx
• Patient protégé : majeur sous tutelle, curatelle ou autre protection légale privé de liberté par décision judiciaire ou administrative
• Femmes enceintes, parturientes ou allaitantes
• Patient hospitalisé sans consentement

PROCÉDURE DE RECHERCHE La procédure de recherche consiste à optimiser l'algorithme Braindex pour la mesure in vivo de la SctO2Exp avant, pendant et après une perte avérée de l'autorégulation cérébrale liée à un arrêt circulatoire programmé par déploiement percutané de la valve aortique via ballon transvalvulaire, sur un patient vigoureux sous sédation au rémifentanil en IVCA .

La mesure continue de SvjO2, la mesure de référence habituelle pour les appareils disponibles dans le commerce, sera effectuée en implantant une fibre optique (CEVOX,PULSIONMedicalSystemsSEHans-Riedl-Str.17 85622 Feldkirchen Allemagne) via un cathéter jugulaire interne, en plus du cathéter électrosystolique externe classique. Les paramètres suivants seront enregistrés toutes les 2 secondes : pression artérielle invasive (systolique, moyenne et diastolique), fréquence cardiaque, SaO2 sur l'onde de pouls. La SvjO2 sera enregistrée en continu tout au long de la procédure d'implantation. Les moments de début de l'incision chirurgicale, le début de la tachycardie sinusale (overdrive) induite par la stimulation électro-systolique externe, le début du gonflage du ballon aortique intra-avalvulaire, l'occlusion maximale du ballon, la fin du dégonflage complet du ballon, la fin de stimulation et la fin de la fermeture cutanée seront enregistrées.

Une gazométrie veineuse jugulaire et artérielle (1 ml par prélèvement) sera effectuée pour effectuer un calibrage initial de la fibre CEVOX en début d'intervention (incision cutanée), puis avant l'overdrive, puis à l'arrêt de l'overdrive et enfin en fin de fermeture cutanée , pour s'assurer qu'il n'y a pas de dérivation de la valeur continue estimée de la fibre CEVOX.

ACTE AJOUTÉ La mise en place de la sonde CEVOX pour la surveillance continue de la SvjO2 sera réalisée sous anesthésie locale, en plus de la sédation au rémifentanil, sous guidage échographique.

Installation du capteur frontal non invasif BRAINDEX.

CRITÈRE D'ÉVALUATION

Critères principaux :

• Signaux NIRS (Near-infrared spectroscopy) enregistrés via le capteur BRAINDEX pour optimiser l'algorithme
• Valeur SctO2Exp obtenue à partir de la mesure jugulaire pour optimiser l'algorithme.

Critères secondaires :

• Signaux EEG enregistrés via le capteur BRAINDEX et informations d'accélération sur trois axes via l'accéléromètre
• Signaux PPG (photopléthysmocardiographie) via le capteur BRAINDEX et signaux ANI via le moniteur ANIv2
• Fonctionnement du capteur, détachement d'optode, détachement d'électrode

TAILLE DE L'ÉTUDE S'agissant d'une étude exploratoire, aucune hypothèse statistique n'a pu être définie. L'objectif principal de l'étude étant d'optimiser un algorithme in vivo d'estimation de SctO2Exp, il est important d'obtenir un échantillon représentatif de la diversité des situations hémodynamiques observées lors des procédures TAVI, qui présentent l'avantage d'être hautement standardisées et reproductibles. L'inclusion de 40 patients doit nous permettre d'atteindre cette diversité. L'inclusion de 40 patients doit nous permettre d'atteindre cette diversité.

NOMBRE DE CENTRES PRÉVU Un centre : Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) à l'Hôpital Privé Jacques Cartier (Massy).

DURÉE DE LA RECHERCHE

• Durée de la période d'inclusion : 10 mois (date prévisionnelle de début d'IC ​​: 01/03/2023)
• Durée de participation de chaque participant : durée de l'intervention chirurgicale avec suivi des événements indésirables pendant les 24 heures postopératoires.
• Durée totale de la recherche : 10 mois et 24 heures (fin prévisionnelle de CI : 05/01/2024).

ANALYSE STATISTIQUE DES DONNÉES Des analyses seront effectuées sur tous les patients inclus. Analyse principale Les signaux NIRS collectés sur toute la durée opératoire de la procédure TAVI seront utilisés pour développer l'algorithme de calcul de SctO2Exp.

Les données brutes seront débruitées à l'aide d'un filtre passe-bas d'ordre 6 de valeur 0,05 Hz et en soustrayant les artefacts potentiels, les interférences lumineuses externes et les interférences haute fréquence (physiologiques et causées par l'environnement électromagnétique). La concentration régionale en oxygène SctO2Exp sera alors calculée selon la loi de Beer-Lambert modifiée, exprimée par l'équation ci-dessous, sur tous les vecteurs optiques, Afin d'optimiser l'algorithme obtenu, les concentrations ainsi estimées, SctO2Exp, seront comparées à la mesure de référence , SctO2Ref (estimé comme étant égal à 25% SaO2 et 75% SvjO2), et permettra de regrouper les distances et vecteurs nécessaires à une estimation plus précise de la saturation en oxygène.

Analyse secondaire

Évaluation de la qualité du signal EEG :

- La qualité du signal EEG face aux artefacts physiologiques et environnementaux associés à la procédure TAVI (manipulation du patient, environnement électromagnétique, etc.), sera évaluée en calculant un rapport signal sur bruit défini par la densité de puissance dans le spectre bande d'intérêt (0,1 - 4hz) divisée par le contenu spectral restant et les indicateurs de saturation du signal (considéré comme saturé si supérieur à ±200mV). La proportion de rapport saturé sera décrite, - Les variations du signal par rapport aux mouvements volontaires ou involontaires de la tête du patient mesurés selon 3 axes seront calculées. Une variation de plus de 0,5 g dans n'importe quel axe sera considérée comme un mouvement de la tête (volontaire ou involontaire). La proportion de variation supérieure à 0,5 g sera décrite.

Appréciation de la possibilité de calculer l'ANI :

- Les signaux PPG enregistrés par le capteur BRAINDEX seront utilisés pour calculer l'ANI. L'accord entre l'ANI obtenu à partir des signaux PPG via le capteur BRAINDEX et l'ANI obtenu à partir du moniteur ANIv2 sera évalué à l'aide du coefficient de corrélation intraclasse (ICC) et de la méthode graphique de Bland et Altman. L'ICC et son intervalle de confiance à 95 % seront déterminés à l'aide d'une analyse de variance aléatoire à 2 facteurs, patient et méthode.

Etudiez les performances techniques du capteur BRAINDEX :

• La fiabilité opérationnelle du capteur BRAINDEX sera évaluée à l'aide d'un fichier journal indiquant un fonctionnement anormal potentiel du système
• L'identification du détachement d'optode pendant la mesure sera évaluée en estimant la variance du bruit ambiant avec les diodes éteintes
• L'indication de détachement des électrodes lors de la mesure sera évaluée en estimant l'impédance des électrodes par le composant d'acquisition

BÉNÉFICES ATTENDUS Les retombées attendues de cette recherche sont d'optimiser l'algorithme de calcul SctO2Exp du capteur BRAINDEX in vivo, dans les conditions réelles de prise en charge du patient, dans des situations avérées de perte d'autorégulation cérébrale.