Braindex Valutazione e miglioramento dell'algoritmo di misurazione della saturazione dell'ossigeno nel tessuto cerebrale (SctO2) (POC-SctO2)

SPONSOR BRAINDEX sas Parc Eurasanté 12 avenue Pierre Mauroy 59120 Loos

COORDINATORE DEL RICERCATORE Professor 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, ​​Francia

TITOLO Studio di ottimizzazione in vivo dell'algoritmo per la misurazione della saturazione di ossigeno del tessuto cerebrale (SctO2) mediante Brainexx confrontato con un valore di riferimento misto di saturazione venosa giugulare e arteriosa sistemica durante comprovata perdita di autoregolazione cerebrale.

ID-NUMERO RCB 2022-A02770-43

GIUSTIFICAZIONE / CONTESTO L'incidenza del deterioramento cognitivo postoperatorio (POCD) in cardiochirurgia è dell'ordine del 30-50%. La perdita di autoregolazione cerebrale è un fattore nel POCD e nel declino cognitivo. L'ossimetria cerebrale nel vicino infrarosso (NIRS), un sistema di monitoraggio non invasivo disponibile in commercio, mira a rilevare e limitare la perdita di autoregolazione cerebrale durante l'instabilità emodinamica intraoperatoria.

NIRS attualmente misura la saturazione di ossigeno del tessuto cerebrale (SctO2) su un volume di tessuto irregolare e corrisponde al prelievo di sangue comprendente componenti arteriose, venose e capillari.

Le prestazioni dei dispositivi per ossimetria cerebrale attualmente in commercio sono state validate clinicamente in misura limitata, spesso in volontari sani senza comorbilità o in situazioni cardiovascolari (test di ipossiemia) al di fuori di qualsiasi procedura chirurgica. Per alcuni dispositivi, i risultati dei test sono stati estrapolati e commercializzati senza alcuna reale validazione clinica per-procedurale, e senza poter affermare compiutamente la correlazione tra una reale perdita di autoregolazione cerebrale, difficile da affermare, e la caduta di SctO2 . Al di là della validazione clinica, i vari dispositivi presentano una serie di limitazioni e imperfezioni tecniche, in particolare una zona di campionamento ristretta, un basso numero di trasmettitori e ricevitori e una qualità variabile dell'algoritmo di elaborazione del segnale. Tutti questi fattori possono spiegare i risultati contrastanti delle recenti meta-analisi cliniche riguardanti i vantaggi di questa tecnologia.

Il sensore BRAINDEX offre il vantaggio di un imager ottico dotato di 60 LED che emettono 6 lunghezze d'onda (660, 730, 780, 810, 850 e 900 nm) e 28 fotodiodi (sensori ottici). Questo set di optodi si traduce in una misurazione di 420 vettori ottici per emisfero cerebrale, migliorando la risoluzione della misurazione dell'ossigenazione cerebrale e il numero di zone di analisi rispetto agli attuali dispositivi sul mercato.

I primi test di efficienza sono già stati effettuati in silico utilizzando modelli di simulazione e su banco prova. Desideriamo ora ottimizzare e calibrare l'algoritmo di analisi del segnale per la misurazione della saturazione di ossigeno del tessuto cerebrale (SctO2) in vivo, in un contesto di comprovata perdita di autoregolazione cerebrale, e confrontarlo con un valore misto di saturazione venosa giugulare e arteriosa sistemica, un valore comunemente riferimento accettato.

In questo senso, la sostituzione percutanea della valvola aortica o TAVI (Sapiens valve, Edwards) offre il vantaggio decisivo di generare un arresto circolatorio standardizzato e perfettamente riproducibile, che porta a una perdita pianificata dell'autoregolazione cerebrale, per tutta la durata dell'occlusione della valvola aortica da parte del dispiegamento della valvola Palloncino.

Lo scopo della ricerca è quello di ottimizzare l'algoritmo Brainindex in vivo durante la procedura TAVI, ed in particolare durante la perdita dell'autoregolazione cerebrale legata all'arresto circolatorio sistematicamente indotto dal dispiegamento valvolare. Questo studio si baserà anche sulla misurazione della saturazione dell'ossigeno venoso giugulare (SvjO2) e della saturazione dell'ossigeno arterioso (SaO2), che sono le misurazioni di riferimento per i dispositivi precedenti.

OBIETTIVI L'obiettivo primario di questa ricerca è quello di ottimizzare un algoritmo per la stima di SctO2 (SctO2Exp.), in vivo, in pazienti programmati per una procedura di TAVI femorale e sistematicamente esposti a un periodo di perdita dell'autoregolazione cerebrale durante il dispiegamento della valvola aortica percutanea.

Obiettivi secondari sono:

• Per valutare la qualità dei segnali EEG (elettroencefalogramma) dagli elettrodi nel sensore BRAINDEX,
• Valutare la possibilità di calcolare l'ANI (Analgesia Nociception Index) dai segnali PPG (fotopletismografia) ottenuti con il sensore BRAINDEX
• Studia le prestazioni tecniche del sensore BRAINDEX.

SCHEMA DI RICERCA Si tratta di un'indagine clinica esplorativa, prospettica, interventistica, aperta volta a sviluppare e ottimizzare l'algoritmo per la stima di SctO2Exp.

CRITERIO DI INCLUSIONE

• Paziente, maschio o femmina, di età superiore ai 18 anni
• Paziente sottoposto a sostituzione percutanea della valvola aortica con apertura del palloncino della valvola aortica (valvola di Edwards Sapien) in semplice sedazione con remifentanil in AIVOC, con ventilazione spontanea
• Paziente affiliato o avente diritto a un regime di previdenza sociale
• Paziente che ha ricevuto informazioni scritte e informate sullo studio e che ha firmato un consenso libero e informato a partecipare allo studio.

CRITERI DI NON INCLUSIONE

• Chirurgia d'urgenza
• Paziente di peso inferiore a 40 kg
• Paziente con anamnesi di ictus ischemico
• Paziente con una controindicazione al cateterismo con cateteri arteriosi
• Paziente con una controindicazione al dispositivo Brainindex
• Paziente protetto: adulto sotto tutela, curatela o altra protezione legale privato della libertà per decisione giudiziaria o amministrativa
• Donne incinte, partorienti o che allattano
• Paziente ricoverato senza consenso

PROCEDURA DI RICERCA La procedura di ricerca consiste nell'ottimizzazione dell'algoritmo Braindex per la misurazione in vivo della SctO2Exp prima, durante e dopo una comprovata perdita di autoregolazione cerebrale legata ad arresto circolatorio programmato da dispiegamento percutaneo della valvola aortica tramite palloncino transvalvolare, su un paziente vigoroso sedato con remifentanil in IVCA .

La misurazione continua di SvjO2, la misurazione di riferimento abituale per i dispositivi disponibili in commercio, verrà eseguita impiantando una fibra ottica (CEVOX,PULSIONMedicalSystemsSEHans-Riedl-Str.17 85622 Feldkirchen Germania) attraverso un catetere giugulare interno, in aggiunta al convenzionale catetere elettrosistolico esterno. I seguenti parametri verranno registrati ogni 2 secondi: pressione arteriosa invasiva (sistolica, media e diastolica), frequenza cardiaca, SaO2 sull'onda del polso. SvjO2 verrà registrato continuamente durante tutta la procedura di impianto. I momenti in cui inizia l'incisione chirurgica, l'inizio della tachicardia sinusale (overdriving) indotta da stimolazione elettrosistolica esterna, l'inizio del gonfiaggio del palloncino aortico intravalvolare, la massima occlusione del palloncino, la fine del completo sgonfiaggio del palloncino, la fine di stimolazione e la fine della chiusura della pelle saranno registrate.

La gasometria venosa giugulare e arteriosa (1 ml per campione) verrà prelevata per eseguire la calibrazione iniziale della fibra CEVOX all'inizio della procedura (incisione cutanea), quindi prima dell'overdriving, quindi quando l'overdriving viene interrotto e infine alla fine della chiusura della pelle , per garantire che non vi sia alcuna derivazione del valore continuo stimato della fibra CEVOX.

ATTO AGGIUNTO Il posizionamento della sonda CEVOX per il monitoraggio continuo di SvjO2 sarà eseguito in anestesia locale, oltre alla sedazione con remifentanil, sotto guida ecografica.

Installazione del sensore frontale non invasivo BRAINDEX.

CRITERI DI VALUTAZIONE

Endpoint primari:

• Segnali NIRS (Near-infrared spectroscopy) registrati tramite il sensore BRAINDEX per ottimizzare l'algoritmo
• Valore SctO2Exp ottenuto dalla misurazione della giugulare per ottimizzare l'algoritmo.

Endpoint secondari:

• Segnali EEG registrati tramite sensore BRAINDEX e informazioni sull'accelerazione a tre assi tramite accelerometro
• Segnali PPG (fotopletismocardiografia) tramite sensore BRAINDEX e segnali ANI tramite monitor ANIv2
• Funzionamento del sensore, distacco dell'optodo, distacco dell'elettrodo

DIMENSIONE DELLO STUDIO Trattandosi di uno studio esplorativo, non è stato possibile definire alcuna ipotesi statistica. Poiché l'obiettivo principale dello studio è ottimizzare un algoritmo in vivo per la stima di SctO2Exp, è importante ottenere un campione rappresentativo della diversità delle situazioni emodinamiche osservate durante le procedure TAVI, che offrono il vantaggio di essere altamente standardizzate e riproducibili. L'inclusione di 40 pazienti dovrebbe consentirci di raggiungere questa diversità. L'inclusione di 40 pazienti dovrebbe consentirci di raggiungere questa diversità.

NUMERO PREVISTO DI CENTRI Un centro: Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) presso Hôpital Privé Jacques Cartier (Massy).

DURATA DELLA RICERCA

• Durata del periodo di inclusione: 10 mesi (data prevista di inizio dell'IC: 01/03/2023)
• Durata della partecipazione di ciascun partecipante: durata della procedura chirurgica con follow-up degli eventi avversi durante le 24 ore postoperatorie.
• Durata totale della ricerca: 10 mesi e 24 ore (fine prevista dell'IC: 05/01/2024).

ANALISI STATISTICA DEI DATI Le analisi saranno effettuate su tutti i pazienti inclusi. Analisi principale I segnali NIRS raccolti durante l'intero periodo operativo della procedura TAVI saranno utilizzati per sviluppare l'algoritmo per il calcolo di SctO2Exp.

I dati grezzi saranno eliminati utilizzando un filtro passa-basso dell'ordine di 0,05 Hz butter Worth 6 e sottraendo potenziali artefatti, interferenze luminose esterne e interferenze ad alta frequenza (fisiologiche e causate dall'ambiente elettromagnetico). La concentrazione regionale di ossigeno SctO2Exp sarà quindi calcolata utilizzando la legge Beer-Lambert modificata, espressa dall'equazione sottostante, su tutti i vettori ottici. Al fine di ottimizzare l'algoritmo ottenuto, le concentrazioni così stimate, SctO2Exp, saranno confrontate con la misura di riferimento , SctO2Ref (stimato pari a 25% SaO2 e 75% SvjO2), e sarà utilizzato per raggruppare le distanze ei vettori necessari per una stima più accurata della saturazione di ossigeno.

Analisi secondaria

Valutazione della qualità del segnale EEG:

- La qualità del segnale EEG a fronte di artefatti fisiologici e ambientali artefatti ambientali associati alla procedura TAVI (manipolazione del paziente, ambiente elettromagnetico, ecc.), sarà valutata calcolando un rapporto segnale-rumore definito dalla densità di potenza nello spettro banda di interesse (0.1 - 4hz) divisa per il restante contenuto spettrale e indicatori di saturazione del segnale (considerati saturi se maggiori di ±200mV). Verrà descritta la proporzione del rapporto saturo, - Verranno calcolate le variazioni del segnale in relazione ai movimenti volontari o involontari della testa del paziente misurati lungo 3 assi. Una variazione superiore a 0,5 g su qualsiasi asse sarà considerata come un movimento della testa (volontario o involontario). Verrà descritta la proporzione di variazione oltre 0,5 g.

Valutazione della possibilità di calcolo dell'ANI :

- I segnali PPG registrati dal sensore BRAINDEX verranno utilizzati per calcolare l'ANI. L'accordo tra l'ANI ottenuto dai segnali PPG tramite il sensore BRAINDEX e l'ANI ottenuto dal monitor ANIv2 sarà valutato utilizzando il coefficiente di correlazione intraclasse (ICC) e il metodo grafico di Bland e Altman. L'ICC e il suo intervallo di confidenza al 95% saranno determinati utilizzando un'analisi casuale a 2 fattori di varianza, paziente e metodo.

Studia le prestazioni tecniche del sensore BRAINDEX:

• L'affidabilità operativa del sensore BRAINDEX sarà valutata utilizzando un file di registro che indica il potenziale funzionamento anomalo del sistema
• L'identificazione del distacco degli optodi durante la misura sarà valutata stimando la varianza del rumore ambientale a diodi spenti
• L'indicazione del distacco degli elettrodi durante la misurazione sarà valutata stimando l'impedenza degli elettrodi dal componente di acquisizione

BENEFICI ATTESI I risultati attesi di questa ricerca sono l'ottimizzazione dell'algoritmo di calcolo SctO2Exp del sensore BRAINDEX in vivo, in condizioni reali di gestione del paziente, in situazioni comprovate di perdita dell'autoregolazione cerebrale.