Tight End-tidal gasskontroll under anestesi for å redusere postoperativ delirium anestesibehandling

A. Bakgrunn og begrunnelse:

Selv om respiratorisk ende-tidal gasskontroll er et grunnleggende prinsipp for anestesibehandling, kan området for endetidal (ET) O2 og CO2 som vanligvis sees under utførelsen av anestesi avvike betydelig fra våken baseline-tilstand, men har ikke blitt betraktet som en potensiell bidragsyter til POD i tidligere undersøkelser. Perioder med både hypokapni under mekanisk ventilasjon og hyperkapni under reetablering av spontan ventilasjon er vanlige. Bruk av 100 % oksygen under anestesi-induksjon og fremkomst og vedlikehold av anestesi med O2-konsentrasjoner på 50 % er typiske. Effektene av disse endringene i luftveisgasser har betydelige effekter på cerebral blodstrøm og oksygenering, noe som kan være involvert i kognitiv dysfunksjon. Etterforskerne planlegger å undersøke effekten av kontrollerte endringer i ET O2 og CO2 under anestesi og kirurgi på forekomsten av POD.

B. Hypotese og studiemål:

Etterforskerne fremmer hypotesen om at ET-respirasjonsgasskontroll er en kritisk behandlingshensyn under anestesi; et mye viktigere hensyn enn tidligere antatt. Eldre pasienter ser ut til å ha større risiko for "intrakraniell stjele" av regional CBF med endringer i CO2 og O2. Etterforskernes tidligere studie bekrefter en sammenheng mellom CO2-håndtering og POD. Tidligere MR-avbildning antyder at en kombinasjon av hyperoksi og hypokapni kan være spesielt bekymringsfull, en svært vanlig situasjon under anestesi. Etterforskerne foreslår at anestesibehandling kan optimaliseres for cerebral helse ved å forsøke å opprettholde respirasjonsgasser ved eller nær pasientens baseline-verdier for å stabilisere CBF under anestesi. Et unntak oppstår under nevrokirurgiske prosedyrer der bevisste endringer for å redusere ET CO2 kan være nødvendig. De markerte CBF-svingningene sett med kontrollert ET-gassmanipulasjon i vårt tidligere arbeid innebærer at slike CBF-endringer kan forekomme under anestesi der lignende endringer i ET-gasser rutinemessig forekommer. Etterforskerne foreslår at så store endringer i CBF og oksygenering kan være en medvirkende faktor til utviklingen av POD hos mottakelige individer. Her foreslås en gjennomførbarhetsstudie av streng vedlikehold av ET-gasser ved en pasients egen baseline for å undersøke om slik behandling har innflytelse på forekomsten av POD.

C. Metodikk: Oppsummer studiested (fasilitet), kvalifikasjonskriterier, detaljer angående rekruttering, samtykke og randomisering, intervensjoner, kovariater, datakilder som er aktuelt.

Tolv pasienter som gjennomgår høyrisikooperasjoner som krever et postoperativt opphold, vil bli kontaktet for å delta i studien gjennom Pre-Anesthesia Clinic (PAC) ved HSC. Bevist informert samtykke vil bli innhentet fra hver pasient. Eksklusjonskriterier vil inkludere samtidig planlagt carotis-endarterektomi, carotisstenose - hvis tidligere dokumentert, planlagte nevrokirurgiske prosedyrer, kontraindikasjoner for MR inkludert klaustrofobi, forventet en-lungeanestesi og kjent kronisk obstruktiv lungesykdom med CO2-retensjon. Pasienter vil bli sett preoperativt i uken før operasjonen for omfattende nevropsykologisk testing umiddelbart etterfulgt av MRI BOLD CO2 og O2 stresstest. En utdannet psykometrist vil administrere et batteri av nevropsykologiske tester i løpet av ca. 1 time. Deretter vil MR BOLD stresstesting bli utført. Pasienter vil gjennomgå operasjonen uten endringer i anestesibehandlingen bortsett fra ET CO2 ved ±2,5 mm Hg av baseline og FiO2 ved 0,3, etter induksjon. Dette vil bli korrelert til arterielle blodgasser for å opprettholde arteriell O2 ved 125±25 mm Hg. Etter operasjonen vil opplært personell som er blindet for preoperativ ytelse på alle vurderinger, gjennomføre daglige POD-vurderinger i opptil 5 postoperative dager inkludert dag 0 (operasjonsdag). Pasientene vil bli kontaktet via telefon minst 1 måned etter operasjonen og spurt om deres kognisjon siden operasjonen.

Diatesevurderinger - Preoperative psykiatriske og nevropsykologiske vurderinger: Ved første rekruttering i PAC vil pasienter fylle ut det validerte pasienthelseskjemaet (PHQ-9) for å vurdere depressive symptomer og Generalized Anxiety Disorder Scale (GAD-7) for å vurdere angstsymptomer, og egenrapport om psykiatriske lidelsesdiagnoser tidligere stilt av helsepersonell. For nevropsykologisk testing vil oppmerksomhet bli vurdert ved å bruke Trails A og Weschler Adult Intelligence Scale (WAIS)-IV Digit Span; informasjonsbehandlingshastighet ved bruk av WAIS-IV-siffersymbolkoding; verbalt minne ved hjelp av Hopkins Verbal Learning Test-revidert; visuell konstruksjon, planlegging og organisering ved hjelp av Reys komplekse figur (kopiprøve); visuelt minne ved hjelp av Reys komplekse figur (umiddelbar gjenkallingsforsøk); eksekutiv funksjon/behandlingshastighet ved bruk av Trails B og Delis-Kaplan Executive Function System (DKEFS) Fargeordinterferens; verbal og semantisk flyt ved bruk av F-A-S og Animal Fluency; romlige ferdigheter ved å bruke CLOX I (gratis trekning) og II (kopi); og global kognitiv og mental status ved hjelp av Mini-Mental Status Examination (MMSE).

Preoperativ nevroimaging og CO2- og O2-stresstest: CO2- og O2-stresstesten vil bli utført under nevroimaging der alle deltakerne hadde modellbasert prospektiv end-tidal (MPET) CO2-målretting oppnådd ved presis levering av CO2 og O2 ved en fast konsentrasjon ved bruk av en sekvensiell pustekrets regulert av en datastyrt gassblander (RespirAct™, Thornhill Research Inc., Toronto, ON). Denne enheten tillater nøyaktig manipulering av endetidal CO2-nivåer og bestemmer pasientens baseline ET CO2-verdier under isoksiske forhold og presise endetidal O2 under isokapniske forhold. Alle MR-bilder vil bli tatt med en Siemens Verio 3.0T MR-skanner med en 12-kanals phased-array headcoil.

Stressfaktorvurderinger - Intraoperative vurderinger: En arteriell kanyle vil bli satt inn for å overvåke blodtrykket og for seriell ABG-bestemmelse. En baseline ABG vil bli tegnet for å bestemme hvilende arteriell CO2 og O2 på romluft. Disse tiltakene vil bestemme målpunktene for endetidsgassverdier for varigheten av anestesien. Alle pasienter vil få generell anestesi - enten sevofluran eller desfluran som flyktig middel i luft:O2. Umiddelbart etter induksjon vil FiO2 settes til 0,3 og endetidal CO2 bestemmes basert på verdien av arteriell CO2 og den registrerte forskjellen i A-a CO2 gradient målt fra samtidig endetidal CO2. For varigheten av bedøvelsen, inkludert fremkomst, vil endetidal CO2 ikke justeres til mer enn ±2,5 mmHg fra den fastsatte verdien. Hvis endetidal O2 er tilfredsstillende og pulsoksymetri er over 98 %, vil FiO2 være uendret. Hvis FiO2 er større enn 0,5 i mer enn 15 minutter når som helst, vil studien bli avsluttet med pasientbehandling etter den behandlende anestesilegen. Hemodynamikk, gassspenninger i endetiden (O2, CO2 og anestesidamp) vil bli registrert ved 1 Hz ved hjelp av et datainnsamlingssystem og lagret på en bærbar datamaskin. Ved slutten av den kirurgiske prosedyren vil alle pasienter først bli overvåket på utvinningsrommet og deretter overført enten til kirurgisk intensivavdeling eller kirurgisk avdeling. Datastrømmen vil bli behandlet, sammenstilt med Excel og overført til SPSS for analyse.

Postoperativ vurdering for delirium: En trenet blindet intervjuer vil gjennomføre CAM-S, et strukturert 10-15 min klinisk intervju, for å vurdere tilstedeværelsen og alvorlighetsgraden av POD. Den totale alvorlighetsgraden vil være basert på en sumscore som kan variere fra 0 til 19. Etterforskerne vil rapportere den høyeste postoperative alvorlighetsgraden for hver pasient gjennom døgnoppholdet og den gjennomsnittlige alvorlighetsgraden opptil 5 postoperative dager (med mindre de ble utskrevet før 5 dager). Subterskeldelirium (ST-POD) vil bli definert som de som ikke oppfyller de fullstendige kriteriene, men som viser forhøyet alvorlighetsgrad (≥5) på den lange formen for POD-alvorlighet på minst 1 postoperativ dag.

Statistiske analyser: BOLD-bildebehandling vil bli behandlet som analyse på 1. og 2. nivå av SPM. Analyse på andre nivå har definert cut-points for unormale bildemønstre for voxel-tellinger basert på et voksenatlas over normale kontroller utviklet ved denne institusjonen. Peroperative data vil bli analysert med SPSS. Bivariate korrelasjoner vil undersøke sammenhengen mellom kognitive oppsummeringsskårer og psykiatriske alvorlighetsskårer som indikert av PHQ-9 og GAD-7 med kontinuerlige POD-mål. Hvis signifikante resultater er indikert, vil en bivariat lineær regresjonsmodell bli utført etterfulgt av en modell som kontrollerer alder, utdanning, kjønn og preoperativ baseline POD-alvorlighet. Etterforskerne vil også utføre variansanalyser for å undersøke gjennomsnittsskåreforskjeller på tvers av primær diatese og stressfaktorer blant de klassifisert som ikke-POD, ST-POD og full POD.

D. Primært resultat:

Gjennomførbarhetsstudie av enkel endetidsgasskontroll av CO2 og O2 til definerte mål intraoperativt.

E. Sekundære utfall:

Korrelasjoner av POD ved bruk av denne ledelsestilnærmingen med andre utfallsmarkører i vår stress-diatese-modell. Enkel vedlikehold av denne anestetiske tilnærmingen. Vurdering av uheldige utfall.

F. Gjennomførbarhet: Begrunn prøvestørrelsen med en effektanalyse. Hvis det ikke ble gjort en kraftanalyse, oppgi hvorfor. For prospektive studier, diskuter forventet varighet av studiet med vilkår for forventet antall kvalifiserte deltakere, rekrutteringsrate og avgangsrate. For retrospektive studier, relatere utvalgsstørrelsen til tilgjengelige data.

Alle tekniske aspekter ved denne foreslåtte studien er etablert, inkludert den omfattende psykometriske testingen, MR-avbildning og datainnsamling med høy kvalitet på operasjonssalen. Et kunnskapsrikt team som er i stand til å gjennomføre denne mulighetsstudien er på plass ved HSC. Denne foreslåtte studien er underkraftig til å definitivt foreta en vurdering av fordelene ved kontrollert ende-tidevannsgasskontroll. Denne studien vil undersøke gjennomførbarheten av tilnærmingen hos 12 pasienter. Basert på en 50 % reduksjon av POD (kanskje optimistisk, ved en α på 0,05 og en β på 0,80 ser forskerne for seg at 136 pasienter skal virkelig vurdere fordelene ved tilnærmingen sammenlignet med en standard ledergruppe. Dette er innenfor gjennomførbarheten til et enkelt senter, men et slikt estimat kan være for nidkjært.

G. Oppgi de forventede resultatene:

Etterforskerne forventer å demonstrere en reduksjon i forekomsten av POD i denne mulighetsstudien på 50 % av det som ble sett i vår tidligere studie (25 % forekomst for full POD). Resultatdata fra denne studien vil bli brukt til å etablere en formell kraftanalyse av POD-forekomst for å tillate en mer formell og omfattende RCT basert på PACT-deltakelse.