Begeleide therapie met cerebrale monitor op cerebrale uitkomsten na hartchirurgie

Neurologische en cognitieve achteruitgang blijven veel voorkomende complicaties die de uitkomst van patiënten na een hartoperatie negatief beïnvloeden. Door een hersenmonitor op te nemen die het cerebrale zuurstofgehalte meet in ons perioperatieve management, streven we ernaar postoperatieve neurologische en cognitieve tekorten te verminderen en de kwaliteit van leven in deze patiëntenpopulatie te verbeteren. We willen ook ontdekken hoe de gecompromitteerde hersenen hun metabolisme veranderen als reactie op ischemisch letsel en hoe deze nieuwe informatie nieuwe preventieve behandelmethoden voor kwetsbare patiënten kan leiden.

In het kort, cerebrale nabij-infraroodspectroscopie (NIRS) of cerebrale oximetrie is een niet-invasieve monitor die de cerebrale oxygenatie schat door metingen van regionale veneuze verzadiging. Het is gebaseerd op het meten van de intravasculaire oxyhemoglobinefractie in een klein stukje hersenschors door de schedel met behulp van nabij-infraroodlichtspectroscopie. Cerebrale oximetrie onderzoekt al het gereflecteerde licht, van zowel pulserend arterieel als niet-pulserend veneus bloed, zonder dat pulsatiliteit vereist is, vandaar dat cerebrale oximetrie de zuurstofvoorziening van de hersenen kan blijven bewaken tijdens zowel CPB als circulatiestilstand. Met dit voordeel wordt cerebrale oximetrie op grote schaal gebruikt in onze dagelijkse praktijk van cardiale anesthesie, routinematig voor operaties die circulatiestilstand vereisen, en voor andere electieve CABG- en klepvervangings-/reparatieoperaties in sommige instellingen. Ondanks het wijdverbreide gebruik bestaat er nog steeds controverse over de interpretatie en het vermogen om de cerebrale uitkomst na hartchirurgie te optimaliseren. Sleutelvragen die beantwoord moeten worden zijn: 1) de desaturatiedrempel geassocieerd met een slechte prognose; 2) de absolute desaturatiewaarde waarbij de ongunstige klinische uitkomst toeneemt, en 3); als de relatieve trend belangrijker is om een ​​naderende achteruitgang te signaleren. Al deze vragen zijn relevant voor onze klinische praktijk, maar blijven onbeantwoord. Onze onderzoeksstudie heeft tot doel een eerste stap te zetten naar identificatie van de ideale methode voor het gebruik van cerebrale oximetrie bij hartoperaties om de neurologische uitkomst te verbeteren door de precisie te vergroten bij het beheer van zowel hemodynamische als laboratoriumwaarden door middel van een behandelingsalgoritme.

De tweede component van deze studie omvat metabolomische profilering terwijl we het perioperatieve beheer van hartchirurgische patiënten verfijnen om hun cerebrale uitkomst te verbeteren. Ondanks enorme onderzoeksinspanningen in de afgelopen decennia, is er momenteel geen specifieke en enkele neurologische biomarker (of panelen van biomarkers) die is gevalideerd voor klinisch gebruik. Ondertussen blijft neuro-imaging (CT en MRI) de gouden standaard voor de diagnose van hersenletsel. Orgaanspecifieke biomarkers, indien geïdentificeerd, hebben het potentieel om een ​​betrouwbare en kosteneffectieve methode te zijn voor het diagnosticeren, begeleiden van het beheer, het classificeren van de ernst van een beroerte, het anticiperen op cognitieve functies en het voorspellen van complicaties. Onlangs heeft metabolomische profilering uitgebreide analyses mogelijk gemaakt van veranderingen in de selectie van metabole brandstof in verschillende modellen, waaronder cardioplegische arrestatie. Vooruitgang in analytische technologie heeft kwantitatieve analyse mogelijk gemaakt van enkele honderden metabolieten in een enkele meting met hoge doorvoer en gevoeligheid.

Metabolomische profilering omvat het kwantificeren van kleinmoleculaire metabolieten uit lichaamsvloeistoffen of weefsels in een enkele stap, en biedt de mogelijkheid voor vroege diagnose, therapiebewaking en onderzoek naar de pathogenese van verschillende ziekten. Deze detectie van biomarkers wordt uitgevoerd in cellen, weefsels of biovloeistoffen door ofwel nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie of massaspectrometrie (MS), die vervolgens multivariate data-analyse ondergaat. Jung et al. gebruikten 1H-NMR-spectrometrie gecombineerd met multivariate statistische analyse om patiënten met een beroerte te beoordelen. In deze studie werden verstoorde stofwisselingspatronen in zowel plasma als urine van patiënten met bekende herseninfarctincidenten beoordeeld om een ​​specifiek proteoom geassocieerd met een beroerte te identificeren. Een soortgelijk onderzoek is uitgevoerd met een bredere kwantificering van neuroproteomics met behulp van een knaagdiermodel. Biomarker-prognoses voor acuut nierletsel bij patiënten die een cardiopulmonale bypass (CPB) ondergaan, is ook onderzocht. Ondanks het potentieel voor brede toepassing, is metabolomische profilering nog niet gebruikt als leidraad voor neuroprotectieve behandeling bij patiënten die een hartoperatie ondergaan. Wij geloven dat de unieke combinatie van deze twee methoden een waardevolle kans biedt, niet alleen om de neurocognitieve uitkomst van de patiënt te verbeteren, maar ook om inzicht te krijgen in welke biomarkers cerebrale ischemie of andere tekenen van hersenletsel vertegenwoordigen.

Onze specifieke doelstellingen zijn: 1. Beoordelen van het transcerebrale metabolomische profiel en neurocognitieve uitkomst als reactie op hersenbeschadiging bij patiënten die worden gecontroleerd en behandeld volgens cerebrale oximetrie (NIRS) en degenen die net worden gecontroleerd met NIRS.

Op basis van de beschikbare literatuur is onze werkhypothese dat, in vergelijking met alleen gecontroleerde patiënten, het gebruik van cerebrale brandstof differentieel zal worden beïnvloed bij patiënten die worden gecontroleerd en behandeld door strikt een specifiek neuroprotectief algoritme te volgen.

1.a. Test de plasmaconcentraties van metabolieten die de aminozuur-, koolhydraat-, energie-, lipide- en nucleotideroutes vertegenwoordigen met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR) en massaspectrometrie.

1.b. Vergelijk de neurocognitieve functie van behandelde en onbehandelde patiënten met behulp van een uitgebreide testbatterij bestaande uit 5 beoordelingsmodaliteiten bij baseline, op het moment van ontslag en 6 weken na de operatie.