成人心臓手術における機能的近赤外分光法

周術期の脳損傷は、心臓手術を受ける患者の一般的かつ重大な合併症です。 1,2 心臓手術中に、低灌流、脳塞栓症、および/または炎症の結果として脳損傷が発生する可能性があります。 3 これらの術中の脳損傷は、術後の神経認知機能障害 (例: 記憶と注意の障害、気分の変化)、脳卒中、せん妄、視野欠損、および昏睡として現れる可能性があります。 4 閉腔心臓手術を受けた心臓外科患者の約 1% から 4% が脳卒中を合併しています。 脳卒中の発生率は、オープンチャンバー（例えば、弁手術）または組み合わせ/複雑な処置では約8%から9%に著しく増加します。 これらの神経損傷患者は、術後死亡率の増加、集中治療室の長期化、入院期間の延長、生活の質の低下、および長期生存率の低下と関連しています。 4 1980 年代以降、外科技術と周術期ケアの進歩により、心臓外科手術による死亡率は漸進的に減少しましたが 1,5,6 にもかかわらず、術後の神経学的合併症の発生率は比較的変化していません。 これは、術中の脳損傷を検出して軽減するための効果的な監視と介入の欠如に大きく関係しています。

心臓手術中の脳損傷の潜在的に治療可能な原因の 1 つは、低灌流関連の梗塞/虚血です。 7 流域、または境界ゾーンは、2 つの主要な大脳動脈 (例えば、中大脳動脈と後大脳動脈、または前大脳動脈と中大脳動脈) の領域間の境界ゾーンに沿って位置し、低灌流関連梗塞/虚血。 8 これらの低灌流関連の損傷は、早期に発見されれば全身血圧を上昇させることで治療できる可能性があります。 以前の研究では、流域領域での術中脳損傷を検出するために脳波計を使用していましたが、脳波計の臨床的有用性は、面倒なセットアップと複雑なロジスティクスのために制限されています。 そのため、この研究は、心臓手術中に受ける成人患者の複数の脳領域で同時に脳酸素化を検出および監視するために、新しいマルチチャネル fNIRS を使用することを目的としています。 この研究は、心臓手術における監視ツールとして fNIRS を使用する経験を増やし、心臓手術中の脳損傷パターンへの理解を向上させます。

マルチチャネル機能近赤外分光法 (fNIRS) は、皮質表面での血行動態の変化を測定するための新しい脳イメージング技術です。 fNIRS データの取得中に光 (600-900 nm) が光源から放出され、頭蓋骨を通過して皮質に到達します。 皮質から反射された光子は、ソースに近接して配置された検出器によって検出および定量化できます。 光は主に酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンに吸収され、それぞれ異なる吸収スペクトルを持っています。 ニューロンの活性化に由来するオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンの濃度の変化は、2 つ以上の波長を使用して定量化できます。 初期の研究では、2 チャンネルの脳近赤外分光法を使用すると、深刻な脳の不飽和化を回避でき、主要な臓器機能障害の発生率が大幅に低下することが示されています。 10 ただし、2 チャネル NIRS の主な制限の 1 つは、現在、センサーの配置が額に限定されており、前頭葉のみが監視されていることです。 このような配置は、前、中、および後大脳動脈の接合部で重要な後部流域を監視することを防ぎ、手術を通して正常な脳酸素化を有する患者にもかかわらず、脳卒中が検出されないという結果をもたらします。 流域領域などの重要な脳領域の包括的な皮質カバレッジの欠如は、心臓手術中の局所的な脳の流れと代謝を評価するための研究ツールとしての 2 チャネル NIRS の有用性も制限します。 マルチチャンネル fNIRS は、高い時間分解能 (~100ms)、低コスト、携帯性など、手術中の患者を評価するための多くの利点を提供します。 マルチチャンネル fNIRS は、最大 64 チャンネルのリアルタイム データ取得と解釈を可能にし、術中に危険にさらされている脳領域を評価するための適切な空間的および時間的解像度を可能にします。 この研究では、脳の酸素化を評価するために 16 チャネルのみが使用されます。

この研究の fNIRS システムは、クラス I カナダ保健省承認のデバイス (NIRx NIRScout 64x32 レーザー/LED 4 波長 fNRIS システム、情報: https://nirx.net/nirscout) です。 熱くなりませんし、視力を損なうこともありません。 この市販のデバイスは、西部の新生児集団における以前の研究 (WREM #: 111168、113443) および文献に掲載されている他の研究で安全に使用されています。 このデバイスは、人間の脳の酸素化モニタリング用に承認されています。

心臓外科手術中の損傷を受けやすい脳領域の脳酸素化を評価するために、心臓外科手術を受ける患者をマルチチャンネルfNIRSモニタリングを使用して監視する、単一施設の前向き観察研究。 この研究では介入は使用されません。 合計40人の患者が研究に含まれ、手術中にこのモニタリングを受けます。 無作為化や標準治療への追加の変更はありません。

この研究への参加に同意した患者は、標準治療ではないマルチチャンネル fNIRS モニタリングの形で脳モニタリングを受けます。 これは、国際運用ガイドラインに従って患者の頭に配置され、患者の額の側頭領域に固定される NIRS キャップを着用することで構成されます。 NIRS キャップは完全に非侵襲的であり、患者に追加のリスクをもたらすことはありません。 モニタリングは、麻酔の導入前に開始されます。