Kan een nieuwe op EEG gebaseerde tool postoperatief delirium en cognitieve disfunctie voorspellen?

Naarmate de bevolking vergrijst en er medische vooruitgang wordt geboekt, ondergaan veel oudere patiënten die voorheen niet in aanmerking zouden komen voor een operatie, nu operaties. Bij deze groep oudere patiënten wordt hersendisfunctie na anesthesie en chirurgie goed herkend en gecategoriseerd in twee verschillende klinische entiteiten; Postoperatief cognitief delirium (POD) en postoperatieve cognitieve disfunctie (POCD).

Delirium is een acute en fluctuerende verslechtering van de aandacht die gepaard gaat met een verandering in cognitie of opwinding en wordt vaak gediagnosticeerd aan de hand van criteria die zijn vastgelegd in de Confusion Assessment Method (CAM). Delirium kan zich presenteren als hypoactief (verminderde alertheid, motorische activiteit en anhedonie), als hyperactief (geagiteerd en strijdlustig) of als gemengde vormen. Leeftijd en het soort operatie zijn de belangrijkste risicofactoren.

Postoperatieve cognitieve disfunctie (POCD) is een term die wordt gebruikt om subtiele veranderingen in cognitie te beschrijven, zoals geheugen en executieve functies. De meest voorkomende problemen zijn geheugenstoornissen en verminderde prestaties op intellectuele taken. In ernstige gevallen kan het leiden tot het onvermogen om dagelijkse levensfuncties uit te voeren. De gerapporteerde incidentiecijfers voor postoperatieve cognitieve disfunctie variëren afhankelijk van de onderzochte groep patiënten, de gebruikte definitie van POCD, de tests die zijn gebruikt om de diagnose vast te stellen en hun statistische evaluatie, het tijdstip van testen en de keuze van de controlegroep. De diagnose van POCD is afhankelijk van het gebruik van neuropsychologische tests, waaronder; visuele verbale leertest, gebaseerd op Rey's auditieve woordherinnering, de concept shifting-test, gebaseerd op de trail-making test van Halstead en Reitan's neuropsychologische testbatterij, de Stroop-kleurwoordinterferentietest, de letter-cijfercodering, gebaseerd op het symbool -cijferige vervangingstaak van de Wechsler-intelligentieschaal voor volwassenen en de vier-boxen-test. In een grote prospectieve multicenter cohortstudie werd gevonden dat de aanwezigheid van cognitieve disfunctie 3 maanden na niet-cardiale chirurgie geassocieerd was met een verhoogde mortaliteit. Bovendien hadden patiënten met cognitieve achteruitgang na 1 week een verhoogd risico om de arbeidsmarkt voortijdig te verlaten en een hogere prevalentie van het ontvangen van sociale overdrachtsbetalingen. De mechanismen die leiden tot cognitieve stoornissen na anesthesie en chirurgie zijn nog niet helemaal duidelijk. De risicofactoren voor het ontwikkelen van POCD zijn gerelateerd aan patiëntkarakteristieken, type operatie en anesthesiebehandeling.

Cardiovasculaire, respiratoire, lever- en nierinsufficiëntie worden allemaal in verband gebracht met verminderde hersenprestaties. Het is theoretisch duidelijk dat een adequate intraoperatieve zuurstofvoorziening voor alle vitale organen essentieel is om postoperatieve cerebrale disfunctie te voorkomen. Casai et al ontdekten dat hersendesaturatie (rSO2-daling <75% van de uitgangswaarde) optrad bij 40% van de oudere patiënten na niet-cardiale chirurgie, en dat de cerebrale desaturatie in verband werd gebracht met een hoge incidentie van POCD. Een recente systematische review toont aan dat verlagingen van de cerebrale zuurstofverzadiging (rSO2) tijdens hartchirurgie kunnen wijzen op een verkeerde positie van de CPB-canule, met name tijdens aortachirurgie. Er is echter slechts zwak bewijs dat lage rSO2 tijdens hartchirurgie in verband wordt gebracht met POCD.

POCD is een algemeen erkend klinisch fenomeen met een multifactoriële oorsprong; embolie, hypoperfusie, ontsteking en preoperatieve cerebrale disfunctie van de patiënt Zorgvuldige chirurgische en anesthesiologische technieken zijn belangrijk om complicaties te voorkomen en het risico op POCD tot een minimum te beperken.

Het EEG is een elektrofysiologische monitoringmethode die wordt gebruikt om elektrische activiteit van de hersenen vast te leggen, inclusief normale en abnormale activiteit. In de afgelopen jaren zijn talloze klinische onderzoeken uitgevoerd om te evalueren of het gebruik bij intraoperatieve elektro-encefalografie (EEG) om de diepte van de anesthesie te controleren enig effect heeft op POCD.

Onlangs werd bevestigd dat intraoperatieve neuro-monitoring voor anesthesiediepte geassocieerd is met een lagere incidentie van delirium. Het staat echter niet in verband met de incidentie van POCD. De meest algemeen beschikbare monitor voor anesthesiediepte is de bispectrale index, die meer dan 20 jaar geleden is ontwikkeld. De uitvoer van het apparaat is gebaseerd op elektro-encefalografische (EEG) signalen van de frontale kwab (bewaakt de hersenactiviteit) in combinatie met elektromyografische (EMG) golven (bewaakt de spieractiviteit). De BIS produceert een getal variërend van 0 -100, dat overeenkomt met het bewustzijnsniveau van de patiënt (wakker, verdoofd of bewusteloos) onder GA. Er zijn twee hoofdproblemen met het BIS-apparaat: (1) Het analyseert EEG en EMG zonder de mogelijkheid om de neuronale activiteit te onderscheiden van de spieractiviteit. Dus wanneer neuromusculair blokkerende medicijnen (NMBD's) worden gebruikt, worden de scores geproduceerd door de BIS beïnvloed door het gebrek aan spieractiviteit, en duiden ze ten onrechte op een toestand van bewusteloosheid (gebrek aan neuronale activiteit), zelfs als er geen hypnotische medicatie werd gebruikt, en (2 ) De BIS is uitsluitend gebaseerd op frontale elektroden en controleert geen posterieure activiteit. Zo krijgen anesthetica met een meer posterieur effect (zoals ketamine) een valse score door het BIS-apparaat. Dienovereenkomstig kan het BIS-systeem beter worden gebruikt als een middel om specifieke anesthesiemedicatie op te sporen en niet als een universeel middel om bewusteloosheid te bewaken.

Ondanks de beperkingen was overanesthesie zoals gecontroleerd door BIS op zijn minst correlatief met POD (maar niet met POCD). Daarom is het hoopvol dat een nog nauwkeurigere evaluatie van het anesthesieniveau de POD-voorspelling (en daarmee de preventie) nog verder zal verbeteren. Aan de andere kant geeft de meting van de diepte van de anesthesie op zichzelf geen voldoende voorspelling voor POCD. Bij POCD is een grote rol weggelegd voor beschadiging van de hippocampus.

De onderzoekers hebben onlangs aangetoond dat tijdelijke onderbrekingen van de hippocampus zich manifesteren door interhemisferische desynchronisatie, die wordt herkend door ons nieuwe algoritme, dat elektrofysiologische markeringen van aandacht en waarneming bewaakt. Dit algoritme was gebaseerd op een eerdere reeks onderzoeken, die het vermogen aantoonden om het volledige EEG/ERP-monster met meerdere elektroden te ontleden tot een superpositie van aandachts- en waarnemingsprocessen, verspreid in ruimte (over de hoofdhuid) en tijd (honderden milliseconden) . Ons algoritme is uniek in het vermogen om de benodigde perceptuele en aandachtsinformatie te extraheren die de diepte van anesthesie en hemisferische schade aangeeft (gemanifesteerd door interhemisferische desynchronisatie) in realtime elke 30 seconden en met een minimale elektrode-opstelling, bestaande uit 6 elektroden.

De doelstellingen van deze proof of concept-studie zijn: (i) uitzoeken of interhemisferische desynchronisatie van aandachtsprocessen geassocieerd is met POCD; (ii) om erachter te komen of het niveau van anesthesie primair is gekoppeld aan POD en secundair aan POCD. Voor beide doeleinden gebruiken de onderzoekers een nieuw EEG-algoritme gebaseerd op het concept van het monitoren van perceptie en aandacht en hun interhemisferische synchronisatie.