Correlazioni del Segnale EEG Durante Anestesia e Sedazione in Adulti e Bambini (SPECTRALADUPED)

CONTESTO E RAZIONALE:

Il monitoraggio della profondità dell'anestesia mediante elettroencefalografia (EEG) è diventata pratica clinica standard, in particolare attraverso indici elaborati come l'Indice Bispectral (BIS). Tuttavia, i meccanismi neurofisiologici sottostanti e le relazioni tra i segnali EEG grezzi e i parametri clinici/farmacologici rimangono non completamente compresi. I sistemi di monitoraggio attuali forniscono indici elaborati ma offrono una visione limitata delle caratteristiche dei segnali EEG grezzi multi-canale. È necessaria un'analisi sistematica dei dati EEG in diverse popolazioni di pazienti, gruppi di età e contesti anestetici per far progredire la nostra comprensione delle risposte cerebrali all'anestesia e migliorare le strategie di monitoraggio.

DISEGNO DELLO STUDIO:

Questo è uno studio prospettico, multicentrico, non interventistico, osservazionale di coorte condotto in due sedi dell'Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP): Ospedale Bichat-Claude Bernard e Ospedale Louis Mourier. Lo studio non prevede modifiche alle cure anestesiologiche di routine - solo la raccolta e l'analisi dei dati EEG durante la pratica clinica standard.

POPOLAZIONI DELLO STUDIO:

Lo studio arruolerà 330 partecipanti suddivisi in tre coorti distinte:

Cohorte 1 - Popolazione Pediatrica (n=110): Bambini di età 1-17 anni sottoposti ad anestesia generale per procedure chirurgiche programmate. Questa coorte include specificamente:

• 55 bambini con disturbo dello spettro autistico (ASD) diagnosticato secondo i criteri DSM-5
• 55 bambini senza ASD (controlli abbinati) Questa popolazione unica consente di indagare le potenziali differenze neuroevolutive nella risposta anestetica e nei pattern EEG nei bambini con ASD.

Cohorte 2 - Popolazione Adulta Anziana (n=110): Pazienti di età >70 anni sottoposti a chirurgia programmata in anestesia generale presso l'Ospedale Bichat-Claude Bernard. Questa popolazione anziana è importante per studiare i cambiamenti fisiologici legati all'età che influenzano i pattern EEG durante l'anestesia e la potenziale maggiore sensibilità agli agenti anestetici.

Cohorte 3 - Popolazione in Sedazione Procedurale (n=110): Adulti (≥18 anni) sottoposti a sedazione procedurale per procedure di endoscopia digestiva diagnostica o terapeutica presso l'Ospedale Louis Mourier. Questa coorte fornisce dati comparativi su livelli più leggeri di sedazione rispetto all'anestesia generale.

CRITERI DI INCLUSIONE:

Per i pazienti adulti:

• Età ≥18 anni (Cohorte 2: >70 anni; Cohorte 3: ≥18 anni)
• Programmati per anestesia generale (Cohorte 2) o sedazione procedurale (Cohorte 3)
• Visita pre-anestesiologica completata
• Informati sullo studio e ottenuta la non opposizione

Per i pazienti pediatrici (Cohorte 1):

• Età 1-17 anni
• Programmati per anestesia generale per procedura chirurgica
• Per il sottogruppo ASD: Diagnosi confermata di disturbo dello spettro autistico secondo DSM-5
• Titolare della responsabilità genitoriale informato e ottenuta la non opposizione
• Bambino informato (se appropriato all'età) e ottenuta la non opposizione

CRITERI DI ESCLUSIONE:

Per i pazienti adulti:

• Compromissione cognitiva documentata nella cartella clinica
• Rifiuto del paziente a partecipare
• Paziente privato della libertà o sotto protezione legale
• Donne in gravidanza o allattamento

Per i pazienti pediatrici:

• Rifiuto dei genitori alla partecipazione del bambino
• Rifiuto del bambino (se appropriato all'età per comprendere)

RACCOLTA DEI DATI:

Durante le cure anestesiologiche di routine senza alcun intervento specifico del protocollo, verranno registrati:

Monitoraggio EEG:

• EEG multi-canale continuo utilizzando il monitor BIS (Bispectral Index)
• EEG multi-canale continuo utilizzando il monitor SedLine
• Parametri elaborati (indice BIS, frequenza del bordo spettrale, rapporto di soppressione, ecc.)
• Segnali EEG grezzi registrati in formato EDF standard

Annotazioni Cliniche Sincronizzate:

• Somministrazione di farmaci anestetici (agente, dose, via, tempistica)
• Eventi clinici (intubazione, incisione chirurgica, risveglio, ecc.)
• Parametri emodinamici (frequenza cardiaca, pressione sanguigna)
• Valutazioni del livello di coscienza (RASS, segni clinici)
• Intensità della stimolazione chirurgica
• Eventi avversi

Caratteristiche del Paziente:

• Demografia (età, sesso, peso, altezza, BMI)
• Storia medica e comorbidità
• Farmaci concomitanti
• Classificazione dello stato fisico ASA
• Per la coorte pediatrica: Diagnosi e caratteristiche dell'ASD

Tutte le registrazioni EEG e i file multi-segnale verranno pseudonimizzati utilizzando un identificatore unico dello studio prima dell'analisi. I dati saranno archiviati su server sicuri conformi alle normative GDPR.

OBIETTIVO PRIMARIO:

Identificare le caratteristiche del segnale elettroencefalografico (EEG) che correlano significativamente con:

1. Parametri farmacologici: tipo di farmaco anestetico, concentrazione (concentrazione stimata nel sito d'effetto), combinazioni di farmaci, proprietà farmacocinetiche/farmacodinamiche
2. Parametri clinici: età del paziente, comorbidità, intensità della stimolazione chirurgica, cambiamenti emodinamici, caratteristiche del risveglio

Queste correlazioni saranno analizzate separatamente per le fasi di induzione, mantenimento e risveglio dell'anestesia generale e per la sedazione procedurale.

OBIETTIVI SECONDARI:

1. Sviluppare e validare modelli predittivi utilizzando algoritmi di machine learning per collegare specifiche caratteristiche EEG alla profondità anestetica e al livello di coscienza
2. Confrontare le caratteristiche spettrali e temporali dell'EEG tra popolazioni pediatriche e adulte durante stati anestetici equivalenti
3. Analizzare gli effetti differenziali degli agenti anestetici comunemente usati (propofol, sevoflurano, desflurano, remifentanil) sui pattern EEG multi-canale
4. Indagare specifiche firme EEG e risposte anestetiche nei bambini con disturbo dello spettro autistico rispetto ai bambini a sviluppo tipico
5. Caratterizzare pattern EEG distintivi durante la sedazione procedurale rispetto all'anestesia generale
6. Valutare la variabilità inter-individuale e intra-individuale nelle risposte EEG agli agenti anestetici
7. Valutare la correlazione tra i pattern EEG frontali e i segni clinici della profondità anestetica

ENDPOINT:

Endpoint Primario: Coefficienti di correlazione (Pearson o Spearman, a seconda dei casi) tra le caratteristiche EEG estratte (potenza spettrale in diverse bande di frequenza, coerenza, misure di entropia, pattern di soppressione a scoppio) e variabili farmacologiche/cliniche durante le diverse fasi anestetiche.

Endpoint Secondari:

• Metriche di performance (sensibilità, specificità, AUC) dei modelli predittivi per la profondità anestetica
• Differenze nella densità spettrale di potenza dell'EEG tra gruppi di età
• Cambiamenti nei pattern EEG associati a specifici agenti anestetici
• Differenze nelle caratteristiche EEG tra bambini con/senza ASD
• Confronto dei pattern EEG tra sedazione e anestesia generale
• Componenti di varianza della variabilità EEG inter- e intra-individuale

ANALISI STATISTICA:

La dimensione del campione di 330 partecipanti (110 per coorte) è stata calcolata per fornire:

• Potenza adeguata (>80%) per rilevare dimensioni dell'effetto medie (r≥0,3) per le analisi di correlazione
• Set di dati di addestramento e validazione sufficienti per i modelli di machine learning
• Analisi di sottogruppo all'interno della coorte pediatrica (ASD vs non-ASD)

Saranno applicate tecniche avanzate di elaborazione del segnale tra cui:

• Trasformata Rapida di Fourier per l'analisi spettrale
• Decomposizione wavelet per l'analisi tempo-frequenza
• Misure di entropia (entropia spettrale, entropia di permutazione)
• Analisi di coerenza e connettività
• Algoritmi di machine learning (foreste casuali, macchine a vettori di supporto, reti neurali)

Le analisi statistiche utilizzeranno test parametrici o non parametrici appropriati a seconda della distribuzione dei dati. Saranno applicate correzioni per confronti multipli quando appropriato (Bonferroni, FDR). Modelli ad effetti misti terranno conto delle misure ripetute all'interno degli individui.

DURATA DELLO STUDIO:

• Periodo di reclutamento: 12 mesi
• Partecipazione individuale del paziente: Circa 1 mese (intervallo tra la visita pre-anestesiologica e la procedura chirurgica/endoscopia)
• Durata totale dello studio: 13 mesi inclusa l'analisi dei dati

CONSIDERAZIONI ETICHE E NORMATIVE:

Questo studio non interventistico non comporta modifiche alle cure cliniche standard, nessun rischio aggiuntivo per i partecipanti e nessun intervento sperimentale. Lo studio è stato sottoposto al Comitato di Protezione delle Persone (CPP) per l'approvazione etica e sarà registrato presso l'ANSM. I partecipanti (o i genitori per i minori) riceveranno informazioni scritte e forniranno la non opposizione per l'uso dei dati. Tutta la gestione dei dati è conforme alle normative GDPR (metodologia di riferimento MR-003).

RISULTATI ATTESI E IMPATTO:

Questo studio completo fornirà ricchi set di dati sulle caratteristiche del segnale EEG in diversi contesti anestetici e popolazioni di pazienti. I risultati potrebbero portare a:

• Algoritmi migliorati per il monitoraggio in tempo reale della profondità anestetica
• Migliore comprensione delle differenze legate all'età e neuroevolutive nella risposta anestetica
• Ottimizzazione della selezione degli agenti anestetici e delle strategie di dosaggio
• Sicurezza migliorata attraverso un monitoraggio più accurato della coscienza
• Nuove intuizioni sui meccanismi neurofisiologici dell'anestesia
• Fondamento per lo sviluppo futuro di approcci personalizzati alla gestione anestetica

Il disegno puramente osservazionale garantisce la massima sicurezza generando al contempo dati clinicamente rilevanti per far progredire il campo del neuromonitoraggio in anestesia.