EEG, 유전학 및 대뇌 손상의 신경생물지표를 이용한 수술 후 섬망 예측 (POD-01)

POD는 "기존의 신경인지 장애로 인한 것이 아니거나 심하게 감소된 각성 수준의 맥락에서 발생하는 것이 아니라 인지 또는 지각 장애를 동반하여 기준선에서 급격한 변화를 나타내는 주의력의 변동 장애"로 정의됩니다. 수술 유형과 연구 대상 인구에 따라 노인 환자의 20~45%에서 발생할 수 있습니다. POD는 의료 서비스 제공자에게 부담입니다. 실제로, 이는 이환율 및 사망률 증가와 밀접한 관련이 있습니다. POD의 병리생리학은 다인성이며 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 노화된 뇌는 POD 발달에 더 취약합니다. 그러나 실제 연령보다 환자의 전반적인 취약성과 기존 인지 상태가 이러한 수술 전후 스트레스 요인에 대처하는 능력의 지표입니다. 실제로 환자의 인지 상태는 POD의 주요 원인이며 POD를 예측하는 모델은 환자의 수술 전 인지 상태를 고려하지 않기 때문에 정확도가 떨어집니다. 수술 전 신경인지 평가를 수행할 수 있지만 이러한 테스트는 시간이 많이 걸리고 다양한 영향 요인의 영향을 받습니다. 따라서 수술 전인지 장애가있는 환자를 구별하기 위해서는 객관적인 도구가 필요합니다.

첫 번째 가설: 특정 수술 중 EEG 신호 패턴의 존재는 근본적인 수술 전 인지 장애가 있는 환자를 식별하는 도구를 제공할 수 있습니다. 전신 마취 유도 및 유지를 위해 일반적으로 사용되는 마취제(예: sevoflurane 또는 propofol)은 주로 대뇌 전두엽 피질에서 느린/델타 및 알파 진동이 있는 전형적인 뇌파 패턴을 제공합니다. 보다 구체적으로, 알파 진동은 실제로 깨어 있는 환자의 정수리-후두부 부위에서 발생하고 마취 유도 후 전두엽 영역으로 이동합니다. 이 현상을 알파 주파수 대역의 "전방화(anteriorization)"라고 합니다. 게다가, 모든 EEG 주파수 중에서 전역 추적에 대한 알파 진동의 기여는 성인기에 걸쳐 진화합니다. 알파 파워는 나이가 들면서 감소하는 경향이 있으며 이 감소는 근본적인 인지 장애(예: 가벼운 인지 장애, 알츠하이머병). 더 중요한 것은, 전신 마취 동안 낮은 전방 알파 밴드 전방화(anteriorization)가 낮은 수술 전 인지 점수와 관련이 있다는 것이 입증되었습니다. 더욱이 이러한 환자들은 마취제를 과다 복용하는 경우 또는 더 낮은 마취제 용량에도 불구하고 수술 중 EEG 억제 위험이 더 높을 수 있습니다. 이와 관련하여 전신 마취 상태에서 전두엽 알파 진동의 존재와 강도는 환자의 수술 전 인지 상태를 나타내는 지표가 될 수 있으므로 POD 발병 위험을 예측할 수 있습니다.

두 번째 가설: 유전 연구는 특정 유전자형과 인지 저하 위험 사이의 상관관계를 입증했습니다. APOEe4 유전자형은 알츠하이머병(AD)의 알려진 위험 인자이며 POD의 위험 인자이기도 한 것으로 나타났습니다. 그러나 APOEe4 대립유전자는 AD 발병에 필요하지도 배타적이지도 않으며, 이는 다른 이전 연구에서 이 후기 가설이 기각되었기 때문에 POD에도 해당될 수 있습니다. 그렇지 않으면 AD 환자 및 대조군 대상에서 APOEe4 유전자형 분석에 따른 일부 EEG 특이성을 조사한 연구는 거의 없습니다. 불행하게도, e4 대립유전자의 존재와 관련 EEG 이상에 관한 그들의 결과는 상충됩니다. 현재까지 전신 마취 하에서 APOE 유전형 분석 및 수술 중 EEG 패턴과 관련된 연구는 없습니다.

세 번째 가설: 대뇌 저산소증 및/또는 저관류 및 신경염증의 수술 전후 에피소드에 추가하여, POD의 병태생리학적 기전은 또한 마취 및 수술 모두에 의해 유도된 뇌에 대한 잠재적인 직접적인 손상을 포함합니다. 그러나 뇌 손상에 매우 민감할 뿐만 아니라 신경 조직에 매우 특이적인 이상적인 바이오마커는 아직 확인되지 않았습니다. 실제로, 신경 손상 후 그러한 단백질의 방출은 많은 수준에서 뒤따를 수 있으며 일부는 두개 외 출처를 가지고 있습니다. 따라서 이러한 소스는 관찰된 결과에 영향을 줄 수 있습니다. 결과적으로, 임상 실습에서 현재 평가되는 신경생물지표(예: interleukins, Neuron Specific Enolase, S100 calcium-binding protein B)은 수술 후 신경학적 합병증을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 진단 및/또는 예후 도구로 부상했습니다. 최근에는 신경미세섬유에 많은 관심이 집중되었는데, 이는 이 단백질 그룹이 축색 돌기의 일부이며 신경 조직에서만 독점적으로 발현되기 때문입니다. 그 결과, 뇌척수액(CSF) 또는 혈청과 같은 세포외액의 비정상적으로 높은 수준의 신경미세섬유는 특히 신경 세포 손상에 해당하며, 이는 이전에 테스트한 다른 바이오마커에 비해 상당한 이점을 나타냅니다. 신경필라멘트의 세 가지 소단위 중에서 신경필라멘트 광(NfL) 소단위가 유망한 것으로 나타났습니다. 높은 수준의 NfL은 광범위한 신경퇴행성 장애에서 발견되었지만 외상성 뇌 손상 및 뇌졸중과 같은 급성 사건에서도 발견되었습니다. 혈청 내 NfL 측정이 가능하여 뇌척수액 샘플이 필요하지 않아 수술 전후 분석이 용이합니다. 실제로 혈청 NfL 수치는 최근 다양한 수술 환자 집단에서 수술 전후 기간에 조사되었습니다. 이 연구는 수술 전후 NfL 방출의 동역학에 대한 정보를 제공하지만 높은 수술 전후 NfL 수치와 POD 발생 사이의 잠재적 상관 관계에 관한 상충되는 결과를 보여줍니다.