En kombinert mikrodialyse- og FDG-PET-studie for påvisning av hjerneskade etter hjertestans (COMA-PROTECT)

Bakgrunn Overlevelsesrater rundt 50 % er rapportert hos komatøse pasienter behandlet med hypotermi på intensivavdelingen (ICU) etter hjertestans utenom sykehus (OHCA). Den høye risikoen for ICU-død skyldes generelt den primære hypoksisk-iskemiske fornærmelsen, og påfølgende sekundær hjerneskade forårsaket av langvarig utilstrekkelig cerebral blodstrøm (CBF), forstyrret autoregulering, iskemi-reperfusjonsskade og kompromittert cerebral energimetabolismeskade. Konklusive bevis på sekundær cerebral iskemi etter hjertestans har vært unnvikende. Sekundær skade er en betydelig determinant for nevrologisk utfall, og å lindre dens skadelige effekter er en bærebjelke i behandling etter hjertestans. Så langt trenger klinikerne fortsatt mer nøyaktige overvåkingsmetoder for å identifisere og håndtere potensiell reversibel pågående hjerneiskemi, og forutsi tidlig nevrologisk utfall på intensivavdelingen. Metoder som måler global hjerneiskemi og reflekterer metabolske forstyrrelser etter gjenoppliving er nødvendig for en mer individualisert behandling etter gjenoppliving og måldrevet terapi for å forbedre pasientresultatet.

Jugular bulb microdialyse (JBM) gjør det mulig å overvåke globale cerebrale metabolske variabler i det drenerende venøse blodet kontinuerlig og gir data om substrattilførsel og metabolisme på cellenivå i hjernen. Evnen til å måle globale hjernemetabolitters konsentrasjon av glukose, pyruvat, laktat, laktat til pyruvat ratio (LPR), glutamat og glyserol ved sengekanten har gitt muligheten til å bruke JBM som en klinisk hjernemonitor. Høy LPR > 30 regnes som en robust indikator på anaerob metabolisme (lavt pyruvat) og er en uavhengig prediktor for dødelighet og ugunstig utfall ved traumatisk hjerneskade blant pasienter overvåket med MD (1-6).

Vår gruppe har nylig publisert at I) metabolsk overvåking i halskulen er representativ for den totale cerebrale metabolismen og kan brukes i diagnostisering av kompromittert global cerebral metabolisme under hjertekirurgi (7) og II) global JBM som indikerer isolert tidlig hjerneskade var funnet etter OHCA og påfølgende gjenopplivning (studie i trykken) III) foreløpige JBM-data indikerer at omtrent 30 % av komatøse OHCA-overlevende (cerebral ytelseskategori 3-5, dårlig nevrologisk utfall) lider av tidlig sekundær hjerneiskemi (8).

Ytterligere fremskritt i kunnskapen om cerebral metabolisme har blitt oppnådd ved å bruke positronemisjonstomografi (PET) av 18-Fluor deoksyglukose ([F-18]-FDG) til OHCA-pasienter, noe som gjør det mulig å kvantifisere cerebral metabolsk rate av glukose CMRglc (9- 10). PET gir et globalt metabolsk kart over hele hjernen, men bare for varigheten av skanningen. FDG-PET-måling er først og fremst en markør for glukoseopptak, som ikke kan brukes til å bestemme skjebnen til dette hjernedrivstoffet. Samtidig har JBM-variablene potensial til å vise flere alternativer angående skjebnen til glukose og tegn på metabolsk krise. Det er i denne sammenhengen at denne studien forsøker å fastslå om det er en metabolsk krise på grunn av iskemi eller på grunn av andre mekanismer enn iskemi ved å undersøke globalt hjernevev med kombinert positronemisjonstomografi og halskulemikrodialyse. Følsomheten til JBM for å oppdage relevant sekundær hjerneskade hos hjertestanspasienter undersøkes videre gjennom sammenlignende bildediagnostikk med PET-CT.

Mål Studiet tar sikte på å bruke 18-fluordeoksyglukose positronemisjonstomografi (PET) kombinert med halskulemikrodialyse for å undersøke patofysiologiske hjerneforstyrrelser etter hjertestans.

Endepunkter Primært endepunkt: Forskjellen i total CMRglc på dag 0 og 3 etter OHCA mellom nevrologiske utfallsgrupper

Sekundære endepunkter:

1. Korrelasjon mellom JBM-variabler og den totale CMRglc på dag 0 og 3 etter OHCA.
2. Gjenspeiler mønstrene for PET-verifisert global glukosemetabolisme det tidlige globale nevro-metabolske mønsteret (iskemi/mitokondriell dysfunksjon) oppnådd ved halskulemikrodialyse etter OHCA.

Metode En prospektiv mulighetsstudie designet for å undersøke patofysiologiske hjerneforstyrrelser etter hjertestans ved bruk av kombinert 18-FDG-PET med halskulemikrodialyse (JBM). Ti bevisstløse pasienter innlagt på intensivavdelingen, med vedvarende tilbakevending av spontan sirkulasjon etter hjertestans utenom sykehus, vil bli inkludert. Samtykke vil bli innhentet fra pårørende.

For påvisning av tidlig global hjerneiskemi i post-resusciteringsfasen vil jugular bulb-mikrodialysekatetre implanteres så raskt som mulig etter innleggelse på intensivavdelingen. Pasienter vil bli overvåket i 96 timer eller inntil opphisselse eller seponering av livsopprettholdende behandling. Intravenøse mikrodialysekatetre (CMA 67 IV 130 mm, membranlengde 10 mm, MDialysis AB, Stockholm, Sverige) med 20 kDa molekylvektsgrensemembraner muliggjør måling av energirelaterte metabolitter: glukose, laktat, pyruvat, LPR, glutamat og glyserol. Prøvene vil bli samlet i mikroampuller for analyse hver time ved hjelp av enzymatiske fotometriske teknikker, og presentert ved sengen.

FDG-PET vil bli oppnådd på dag 0 og 3 etter OHCA uavhengig av nevrologisk status. Nevrologisk utfall vurderes ved utskrivning fra sykehus i henhold til Cerebral Performance Category (CPC) skalaen: CPC 1 - ingen nevrologisk underskudd; CPC 2 - mild til moderat dysfunksjon; CPC 3 - alvorlig dysfunksjon; CPC 4 - koma; og CPC 5 - død. CPC-score på 1 og 2 anses som "gode" utfall og en CPC 3-5 "dårlige" utfall.

Begrensninger Lateralisering i cerebral venøs drenasje kan påvirke prøvetakingen av halspære. Selv om etterforskerne bruker ultralyd ved sengen for å identifisere den dominerende halsvenen, og JBM-teknikken brukes på en tilstand som produserer strengt tatt global cerebral skade og hypoksisk iskemi. Klinikere er ikke blindet for data innhentet ved sengen fra halskulemikrodialyse, så alle utfallsbedømmere vil bli blindet for å minimere risikoen for skjevhet. Samtidig kan cerebral blodstrøm ikke estimeres på grunn av logistikk- og driftskostnader.

Forventet klinisk påvirkning Dødeligheten til pasienter som legges inn i komatøs tilstand etter vellykket gjenopplivning etter hjertestans er fortsatt høy. Kombinert JBM og FDG-PET har det kliniske potensialet til å gi ny innsikt i dynamiske patogene metabolske mønstre relatert til sekundær hjerneskade. Å kombinere disse to teknologiene vil derfor synes å være attraktivt med sikte på å utforske om hjernevev etter en periode med global forbigående iskemi viser biokjemiske tegn på pågående iskemi. I fremtiden kan denne multimodale tilnærmingen optimalisere hjernemetabolismen og individualisere behandlingen av post-hjertestanspasienter som lider av sekundær iskemi og potensielt forbedre resultatene.

Prosjektgjennomførbarhet Forskningsgruppen har vist at metabolsk overvåking i halskulen er representativ for den totale cerebrale metabolismen og kan brukes i diagnostisering av kompromittert global cerebral metabolisme i en klinisk setting. Det neste trinnet er å kombinere halspæremikrodialyse med FDG-PET i en pilotstudie for å bevise gjennomførbarheten av denne nye kombinerte teknikken.

Etisk begrunnelse

Deltakelse i studien vil ikke forstyrre eller forsinke rutinemessige diagnostiske eller terapeutiske prosedyrer. Den etiske begrunnelsen for å delta i COMA-PROTECT-studien er:

Kunnskap om cerebral metabolisme hos komatøse pasienter gjenopplivet etter OHCA kan ikke oppnås utenfor den akutte setting.