周術期脳損傷の予防のためのマルチチャンネル時間分解機能的近赤外分光法

周術期の脳卒中は、手術後の重大な合併症です。 残念なことに、潜在的な脳卒中は、非心臓手術後の高齢患者の 14 人に 1 人に発生し、長期的な認知機能低下のリスクの増加と関連しています。 さらに、周術期顕性脳卒中は、周術期死亡率の 8 倍の増加、入院期間の延長、および生活の質の低下と関連しています。 ビーチチェアの姿勢で行われる肩の手術では、全身性低血圧と脳灌流圧の低下により、最大 80% の患者で脳の飽和度低下イベントと脳の自己調節障害が発生する可能性があります。 非心臓手術におけるほとんどの周術期脳卒中は虚血性であり、脳の低灌流に関連しています。 重要なことに、脳虚血が十分に早期に特定された場合、脳の低灌流は全身血圧 (BP) の上昇などの簡単な手段で修正できる可能性があります。 しかし、意図的な高血圧にはリスクがないわけではなく、現在、手術中の脳の低灌流を検出できる効果的なモニターはありません。

脳酸素化は、手術中の適切な脳灌流の尺度として臨床的に使用されています。 Western での初期の臨床試験では、脳の酸素化を監視することで、心臓手術患者の主要臓器機能不全の症例が減少することがわかりました。 この有望な初期の発見にもかかわらず、現在の市販の脳酸素濃度計には、特に血管収縮剤または低体温の投与中の脳外組織からの信号汚染による非特異性など、信頼性の高い周術期神経モニタリングを妨げる多くの制限があります。 さらに、現在の市販の脳酸素濃度計には、前頭葉領域 (すなわち、前大脳動脈領域) を監視するためのチャネルが 2 つしかありません。 この監視戦略は、脳の酸素化が異なる脳領域全体で均一であることを前提としているため、前頭葉領域からの測定値を臨床的に使用して、全体的な脳の酸素化の妥当性を表すことができます。 このように限られた空間範囲は、患者が手術中に前頭領域で明らかに正常な脳酸素化を示しているにもかかわらず、検出されない脳卒中を引き起こす可能性があります。 現在の研究プロジェクトでは、虚血性脳損傷のタイムリーな検出と予防を目的として、これらの制限に対処するためにマルチ チャネル tr-fNIRS を採用しています。

マルチチャネル tr-fNIRS (時間分解 (tr) 機能的近赤外分光法 (fNIRS) (tr-fNIRS)) は、さまざまな脳活動中の皮質ニューロン活動によって生成される脳酸素化の変化を調査するために最初に開発された新しい脳イメージング技術です。スピーチ、感覚および運動機能、感情などの認知タスク。 これは、tr-fNIRS が指のタッピングなどの神経活性化に伴うミリ秒単位 (最大 100 ms) でのこのような微妙な脳酸素化の変化を測定できるためです。 調査官は、いくつかの tr-fNIRS デバイスを構築し、フル ヘッド カバレッジ tr-fNIRS デバイスを周術期神経モニタリングに適応させる専門知識を持っています。 さらに、tr-fNIRS は、短い (ピコ秒) の光パルスを頭部に送信することによって動作し、組織内の各光子の移動時間を正確に測定します。 時間と距離の間には等価性があるため、パルスの直後に検出された光子は脳外層 (頭皮と頭蓋骨) のみをプローブし、パルスのずっと後 (1 ～ 2 ミリ秒) に検出された光子は脳の奥深くまで移動しました。組織。 研究者は最近、このアプローチが大脳外層の信号汚染を現在の商用 NIRS デバイスの 80% から tr-fNIRS の 8% 未満に減らすことを示しました。 この研究では、研究者は、周術期に特定の領域 (現在の脳酸素濃度計の限られた機能など) のみを監視するのではなく、最先端の全頭カバー tr-fNIRS デバイスを使用して脳全体を監視します。設定。 社内の分析アルゴリズムと合わせて、頭部全体をカバーする tr-fNIRS は、空間分解能 (cm) が高く、脳外組織からの信号の混入が少ないため、虚血性損傷のリスクがある特定の脳領域を高い確度で検出できます。

すべての研究参加者が募集され、地元の倫理ガイドラインを遵守することに同意します。 すべての研究参加者について、患者の外科的および麻酔管理は標準的な方法で実施され、この研究では変更されません。 例外は、tr-fNIRS を使用して、麻酔導入から手術完了までの局所脳酸素化を監視することです。 外科医、麻酔科医、および看護師は、手術中、モニター/測定値を知らされません。 tr-fNIRS の結果に基づく介入は行われません。