Ossigenazione cerebrale regionale e volume ematico cerebrale durante la cardiochirurgia utilizzando il sistema NeurOS (COBBV-CS)

1. Titolo del progetto di ricerca: Studio delle variazioni dell'ossigenazione cerebrale regionale e del volume ematico cerebrale durante la chirurgia cardiaca utilizzando il sistema NeurOS (COBBV-CS Trial)
2. Contesto/Dichiarazione del problema: l'uso del monitoraggio dell'ossigenazione cerebrale regionale (rSO2) è cresciuto clinicamente, diventando persino lo standard di cura in alcune istituzioni. Il monitoraggio dell'ossigenazione del tessuto intracranico è fondamentalmente possibile perché la luce nello spettro del vicino infrarosso (700-900 nm) penetra nelle ossa, nei muscoli e in altri tessuti. L'ossiemoglobina e la deossiemoglobina hanno spettri di assorbimento di picco distinti, ma esiste una lunghezza d'onda isobestica (cioè una lunghezza d'onda per la quale il picco di assorbimento della luce è simile per l'ossiemoglobina e la deossiemoglobina, circa 810 nm) per l'assorbimento da parte dell'emoglobina totale. La determinazione di rScO2 è quindi possibile con la trasmissione di sole 2 lunghezze d'onda della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) per determinare le concentrazioni relative di ossiemoglobina rispetto all'emoglobina totale. Una diminuzione di rSO2 rispetto al basale >20% o un valore assoluto di rSO2 <50% viene spesso riportato nelle indagini cliniche come rappresentante di una riduzione clinicamente significativa o "desaturazione".

I dati sono controversi sui benefici del NIRS per prevenire o ridurre l'ictus o il delirio dopo un intervento di cardiochirurgia. Tuttavia, è necessario realizzare i limiti intrinseci dei monitor da soli per influenzare i risultati clinici senza un algoritmo di intervento standardizzato. Sebbene più monitor NIRS siano approvati negli Stati Uniti e in altri paesi principalmente per valutare l'adeguatezza dell'ossigenazione cerebrale durante l'intervento chirurgico, la loro approvazione non si basa sull'indicazione di rilevare e/o ridurre la frequenza delle complicanze neurologiche. Per quanto riguarda quest'ultimo, si ritiene ampiamente che gli ictus derivino principalmente da embolia cerebrale e/o ipoperfusione cerebrale. È importante sottolineare che entrambe le eziologie possono contribuire al danno cerebrale nello stesso paziente nella misura in cui l'ipoperfusione può ritardare il washout del microembolia e/o compromettere la perfusione collaterale alla penombra ischemica. Molti ictus, tuttavia, si verificano nelle aree cerebrali subcorticali o in siti lontani dall'area del monitoraggio NIRS e molti si verificano nel periodo postoperatorio dopo che il monitoraggio NIRS è terminato.

Inoltre, i progressi tecnologici con il monitoraggio NIRS sono continuati e ora includono la possibilità di eseguire il monitoraggio dell'autoregolazione cerebrale al letto del paziente. L'ossigenazione cerebrale regionale fornisce un surrogato clinicamente accettabile del flusso sanguigno cerebrale (CBF) per il monitoraggio dell'autoregolazione clinica. Il monitoraggio dell'autoregolazione del CBF con rSO2 ha molte caratteristiche clinicamente interessanti, tra cui le seguenti: non è invasivo, il monitoraggio richiede un intervento minimo del caregiver e ha una risoluzione sufficiente per discriminare la soglia di autoregolazione inferiore per prevenire l'ischemia cerebrale. D'altra parte, il semplice aumento della pressione arteriosa media durante il CPB, tuttavia, potrebbe non essere necessariamente vantaggioso perché per alcuni individui ciò potrebbe comportare una pressione sanguigna superiore al limite superiore di autoregolazione, che potenzialmente potrebbe portare a iperperfusione cerebrale, aumentando il carico embolico cerebrale e/o potenziamento dell'edema cerebrale nel contesto della risposta infiammatoria sistemica alla cardiochirurgia. L'individualizzazione della pressione arteriosa durante il CPB sulla base di endpoint fisiologici come il monitoraggio di rSO2, piuttosto che di obiettivi empirici, può fornire un mezzo per modificare il rischio di danno renale e morbilità degli organi principali e possibilmente mortalità.

Dichiarazione del problema: i sensori monouso di rSO2 sono costosi e stanno diventando un fattore limitante che ne ostacola l'uso clinico diffuso. I sensori riutilizzabili come l'ossimetria cerebrale NeurOS sono solo una frazione del costo con prestazioni simili in volontari sani. Gli investigatori utilizzeranno NeurOS in conformità con l'etichettatura e le indicazioni approvate dalla FDA. La cardiochirurgia ha variazioni significative e grande importanza clinica dell'ossigenazione cerebrale durante le diverse fasi della chirurgia. Le variazioni del volume del sangue prima, durante e dopo il bypass cardiopolmonare non sono state studiate in precedenza e potrebbero fornire informazioni critiche per prevenire i cambiamenti cognitivi postoperatori. Il sistema NeurOS calcola la somma dell'attenuazione di due lunghezze d'onda per fornire continuamente l'indice del volume ematico cerebrale (BVI).

3. Obiettivi:

1. Confrontare le prestazioni di NeurOS con il sistema INVOS durante la cardiochirurgia
2. Per studiare i cambiamenti del volume del sangue cerebrale durante la chirurgia cardiaca, che non è mai stata studiata prima.

4. Disegno/metodologia dello studio: tutti i pazienti cardiochirurgici stanno già ricevendo il monitoraggio dell'ossimetria cerebrale INVOS durante l'intervento chirurgico presso il Jewish Hospital. Entrambi gli elettrodi INVOS e NeurOS verranno posizionati sullo stesso paziente. Il monitoraggio continuo di entrambi i dati dell'ossimetria cerebrale per l'intera durata dell'intervento cardiaco verrà registrato e salvato in un'unità USB per il recupero e l'analisi. I dati di ossimetria cerebrale dei punti chiave sinistro e destro includono: basale, induzione dell'anestesia, incisione, avvio del bypass cardiopolmonare (CPB), clampaggio aortico, uscita del CPB e chiusura della pelle. Questi dati sui punti chiave verranno estratti per il confronto tra NeurOS e INVOS in termini di variazione percentuale rispetto al basale. Inoltre, verrà tracciato un grafico tempo-rSO2 per ciascun paziente fianco a fianco con l'ossigenazione cerebrale NeurOS e INVOS per il confronto delle tendenze.

1. . Selezione e dimensione del campione: 100 pazienti cardiochirurgici consecutivi al Jewish Hospital, Louisville, KY (2 mesi per il reclutamento)
2. . Descrivere l'intervento proposto: Applicare l'adesivo del sensore per ossimetria cerebrale NeurOS monouso sulla fronte dei pazienti che si sottoporranno a cardiochirurgia in sala operatoria prima dell'induzione dell'anestesia.
3. . Procedure di raccolta dei dati, strumenti utilizzati e metodi per il controllo della qualità dei dati: i fornitori di anestesia (che assistono gli anestesisti, i residenti e i CRNA) forniscono cure anestetiche di routine per la cardiochirurgia. La lettura NeurOS e INVOS rSO2 viene registrata automaticamente rispettivamente nel monitor per ossimetria cerebrale VO200-NeurOS e nel monitor INOVS. Gli eventi significativi (linea di base, induzione dell'anestesia, incisione, avvio del bypass cardiopolmonare (CPB), clampaggio aortico, interruzione del CPB e chiusura della pelle) saranno contrassegnati manualmente dai fornitori di anestesia nei singoli sistemi. L'indice del volume ematico cerebrale verrà automaticamente registrato e ritirato dal sistema NeurOS una volta terminato l'intervento chirurgico. Tutti i dati verranno scaricati dal sistema in un'unità USB crittografata per l'archiviazione e l'analisi. Il controllo della qualità dei dati sarà garantito dai singoli allarmi di sistema per segnali deboli e sarà corretto dai fornitori di anestesia.
4. . Unità di analisi e osservazione: Ossigenazione cerebrale in percentuale di ossiemoglobina. Indice del volume ematico cerebrale come somma dell'attenuazione di due lunghezze d'onda.

5. Metodi di reclutamento del soggetto: tutti i pazienti che si presentano al Jewish Hospital per cardiochirurgia saranno contattati per un potenziale reclutamento il giorno dell'intervento nell'area preoperatoria.

6. Processo di consenso informato/processo di rinuncia completa: il consenso informato verrà fornito a tutti i partecipanti.

7. Procedure di ricerca:

In tutti i pazienti acconsentiti, l'ossigenazione cerebrale al basale e l'indice del volume del sangue cerebrale saranno ottenuti a livello di aria ambiente o fabbisogno di ossigeno al basale nei sistemi NeurOS e INVOS. Entrambi gli indici NeurOS e INVOS rSO2 e il volume del sangue cerebrale saranno registrati e salvati continuamente nel rispettivo sistema durante l'intero intervento di cardiochirurgia. L'anestesia generale sarà indotta utilizzando O2 somministrato tramite maschera facciale e fentanil EV 1μg/kg, propofol 2-3mg/kg e rocuronio 1mg/kg. Il mantenimento dell'anestesia è stato ottenuto con isoflurano inalato in miscela aria/ossigeno e rilassamento muscolare utilizzando boli intermittenti di rocuronio. Il fentanil sarà utilizzato come analgesico supplementare. La ventilazione normocapnica è stata mantenuta. Al completamento dell'intervento chirurgico e allo svezzamento dal bypass cardiopolmonare, verranno somministrate dosi titolate di protamina per invertire l'azione anticoagulante dell'eparina, con l'obiettivo di raggiungere il tempo di coagulazione attivato preoperatorio di base.

Dopo l'intervento chirurgico, tutti i dati dell'rSO2 e dell'indice del volume ematico cerebrale vengono scaricati in un'unità USB crittografata per l'analisi e l'archiviazione.

8. Riduzione al minimo dei rischi:

1. Tutte le informazioni relative a HIPPA verranno archiviate in un computer privato in un computer protetto da password.
2. La pulizia di cavi, monitor e apparecchiature riutilizzabili viene eseguita dopo ogni utilizzo.
3. Saranno seguite le precauzioni elettriche standard per prevenire scosse elettriche a operatori e pazienti.

9. Piano per l'analisi dei risultati:

• I grafici di tendenza dell'ossimetria cerebrale INVOS e NeurOS verranno tracciati insieme per confrontare se seguono una tendenza simile. La deviazione dell'ossigenazione cerebrale dalla linea di base sarà confrontata attraverso analisi statistiche per identificare se NeurOS si comporta bene come INVOS in questi momenti critici durante la cardiochirurgia.
• I grafici di tendenza del volume ematico cerebrale di NeurOS, della pressione sanguigna arteriosa, della pressione venosa centrale e dell'ossigenazione cerebrale saranno tracciati insieme per identificare le correlazioni tra questi parametri. Ogni punto chiave di deviazione dell'indice del volume ematico cerebrale dalla linea di base sarà analizzato per identificare se i momenti critici sopra menzionati durante la cardiochirurgia influiranno sul volume ematico cerebrale. I dati sugli esiti clinici saranno raccolti sulla mortalità e sugli ictus a 30 giorni per identificare se l'indice del volume ematico cerebrale influisce direttamente sugli esiti clinici.

• Programmi da utilizzare per l'analisi dei dati: Software R

  10. Materiali di ricerca, documenti e privacy: identificare le fonti del materiale di ricerca ottenuto da soggetti umani viventi identificabili individualmente: dati prospettici non invasivi sull'ossigenazione cerebrale e sul volume del sangue cerebrale durante la chirurgia cardiaca. Si prega di consultare il modulo di raccolta dati.

Indicare quali informazioni (registrazioni, dati, ecc.) verranno registrate e se verrà fatto uso di registrazioni o dati esistenti: Ossigenazione cerebrale e volume del sangue cerebrale. Saranno registrati nelle cartelle cliniche.

Spiega perché queste informazioni sono necessarie per condurre lo studio: Questi dati sono necessari per identificare i risultati per questi pazienti.

Specificare in che modo i dati saranno resi anonimi (se applicabile), chi ha accesso ai dati, dove saranno archiviati i dati e in che modo il ricercatore proteggerà entrambi i dati rispetto alla privacy e alla riservatezza. Affrontare le misure di sicurezza fisica (ad esempio, struttura chiusa, accesso limitato); sicurezza dei dati (ad es. protezione tramite password, crittografia dei dati); misure di salvaguardia per proteggere le informazioni di ricerca identificabili (ad esempio, codifica o collegamenti): una volta raccolte le informazioni richieste, le informazioni HIPPA verranno eliminate. Tutte le informazioni relative a HIPPA verranno archiviate in un computer privato in un computer protetto da password. Nessun collegamento sarà fornito al pubblico.

11. Riferimenti

1. Lewis C, Parulkar SD, Bebawy J, Sherwani S, Hogue CW. Neuromonitoraggio cerebrale durante la cardiochirurgia: una valutazione critica con un'enfasi sulla spettroscopia nel vicino infrarosso. Giornale di anestesia cardiotoracica e vascolare. 2018;32:2313-2322