Zmiana organizacji czasowej sekwencji mikrostanów EEG podczas utraty przytomności wywołanej przez propofol (Fractal)

• Cel pracy: Ocena zmiany organizacji czasowej sekwencji mikrostanów EEG podczas utraty przytomności wywołanej propofolem
• Metody: Prospektywne badanie kliniczne. Objętych nim zostanie 20 praworęcznych dorosłych pacjentów w wieku od 18 do 40 lat, zakwalifikowanych do planowego zabiegu chirurgicznego w znieczuleniu ogólnym.

Pacjenci nie otrzymają przedoperacyjnej doustnej anksjolizy. Po przybyciu na salę operacyjną i 10-minutowym okresie odpoczynku zostanie zarejestrowany wyjściowy EEG (czas trwania 5 minut). Następnie, po trzyminutowym okresie zastępczym ze 100% tlenem, pacjenci otrzymają indukcję dożylną propofolem, stosując model farmakokinetyczny Schnidera i in. Początkowe stężenie mózgowe wyniesie 0,5 µg ml-1, które będzie stopniowo zwiększane o 1,0 µg ml-1 do 2,5 µg ml-1, a następnie o 0,5 µg ml-1 do utraty przytomności. Podczas procedury indukcji płuca pacjenta będą delikatnie wentylowane 100% tlenem przez maskę twarzową.

Pięć minut po osiągnięciu każdego wyrównania stężenia propofolu krew-mózg zostanie odnotowana kliniczna sedacja (za pomocą zatwierdzonej sześciopunktowej skali oceny czujności/sedacji przez obserwatora [OAA/S]). Surowy zapis EEG, wykorzystany później do analizy fraktalnej, będzie w sposób ciągły rejestrowany podczas zabiegu. Odpowiednie wyniki OOA/S zostaną zapisane na surowym EEG. Badanie kończy się 10 minut po utracie przez pacjenta przytomności (brak odpowiedzi na „łagodne szturchanie lub potrząsanie” odpowiadające OAA/S <2).

Analiza fraktalna EEG zostanie przeprowadzona z opóźnieniem po znieczuleniu przez neurobiologów

• Hipoteza: Stawiamy hipotezę, że właściwości fraktalne mikrostanów EEG będą modyfikowane równolegle z utratą przytomności wywołaną przez propofol.
• Analiza EEG i DANYCH Analiza mikrostanowa Najpierw określimy maksima globalnej mocy pola (GFP). Ponieważ topografia pozostaje stabilna wokół szczytów GFP, są one najlepszymi przedstawicielami chwilowej topografii mapy pod względem stosunku sygnału do szumu.18 Wszystkie mapy oznaczone jako piki GFP (tj. wartości napięć na wszystkich elektrodach w tym punkcie czasowym) zostaną wyodrębnione i poddane zmodyfikowanej przestrzennej analizie klastrów przy użyciu metody hierarchicznego grupowania atomów i aglomeratów (AAHC)19 w celu zidentyfikowania najbardziej dominujących topografii map. Optymalna liczba map szablonów zostanie określona za pomocą kryterium walidacji krzyżowej.20 Następnie prześlemy mapy szablonów zidentyfikowane w każdym przedmiocie do drugiej analizy klastrów AAHC, aby zidentyfikować dominujące klastry we wszystkich przedmiotach. Na koniec obliczymy korelację przestrzenną między szablonami zidentyfikowanymi na poziomie grupy a szablonami zidentyfikowanymi dla każdego przedmiotu w każdym przebiegu. Oznaczymy każdą pojedynczą mapę szablonem grupy, któremu najlepiej odpowiada, aby użyć tych samych etykiet do późniejszej analizy grupowej.

Następnie obliczymy korelację przestrzenną między czterema mapami szablonów a chwilowym EEG21, stosując kryterium ograniczenia czasowego 32 ms. Następnie użyjemy tych przestrzennych przebiegów czasowych korelacji, aby wybrać dominujący mikrostan m(k)∈{} w każdej chwili k i poddamy te szeregi czasowe analizie fraktalnej.

• Analiza fraktalna Podzielimy sekwencję mikrostanu na bipartycje i wykonamy błądzenie losowe (na tych bipartycjach). Po scałkowaniu tego błądzenia losowego przeanalizujemy całkowany błądzenie losowe za pomocą transformaty falkowej i wyodrębnimy parametry fraktalne: wykładnik Hursta i kumulanty wyższego rzędu.
• Hipoteza fraktalna Można albo spodziewać się zmniejszenia długoterminowej zależności sekwencji mikrostanów, tj. można by oczekiwać niższych wykładników Hursta przy głębszym znieczuleniu, a tym samym utracie przytomności. Alternatywnie można by się również spodziewać przejścia od mono- do multifraktalności, czyli skalowania dynamiki czasowej sekwencji mikrostanów można opisać kosztem użycia wielu parametrów, tj. wykładnika Hursta i kumulantów wyższego rzędu, które odbiegają od zera.