Regionalne natlenienie mózgu i objętość krwi mózgowej podczas operacji kardiochirurgicznych z wykorzystaniem systemu NeuroOS (COBBV-CS)

1. Tytuł projektu badawczego: Badanie regionalnego utlenowania mózgu i zmian objętości krwi mózgowej podczas operacji kardiochirurgicznych z wykorzystaniem systemu NeurOS (badanie COBBV-CS)
2. Tło/Opis problemu: Stosowanie regionalnego monitorowania utlenowania mózgowego (rSO2) wzrosło klinicznie, stając się nawet standardem opieki w niektórych instytucjach. Monitorowanie natlenienia tkanek wewnątrzczaszkowych jest zasadniczo możliwe, ponieważ światło w bliskiej podczerwieni (700-900nm) przenika przez kości, mięśnie i inne tkanki. Oksyhemoglobina i deoksyhemoglobina mają różne widma absorpcji szczytowej, ale istnieje izobestyczna długość fali (tj. długość fali, dla której szczytowa absorpcja światła jest podobna dla oksyhemoglobiny i deoksyhemoglobiny, około 810 nm) dla absorpcji przez całkowitą hemoglobinę. Oznaczanie rScO2 jest zatem możliwe przy transmisji zaledwie 2 długości fal spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) w celu określenia względnych stężeń oksyhemoglobiny w stosunku do całkowitej hemoglobiny. Spadek rSO2 w stosunku do wartości wyjściowej >20% lub bezwzględna wartość rSO2 <50% jest często zgłaszana w badaniach klinicznych jako reprezentująca klinicznie znaczącą redukcję lub „desaturację”.

Dane są kontrowersyjne co do korzyści płynących z NIRS w zapobieganiu lub zmniejszaniu udaru mózgu lub delirium po operacji kardiochirurgicznej. Należy jednak zdawać sobie sprawę z nieodłącznych ograniczeń samych monitorów, które wpływają na wyniki kliniczne bez znormalizowanego algorytmu interwencji. Chociaż wiele monitorów NIRS jest zatwierdzonych w Stanach Zjednoczonych i innych krajach głównie do oceny adekwatności utlenowania mózgu podczas operacji, ich zatwierdzenie nie opiera się na wskazaniu wykrywania i/lub zmniejszania częstości powikłań neurologicznych. W odniesieniu do tych ostatnich powszechnie uważa się, że udary wynikają przede wszystkim z zatorowości mózgowej i/lub hipoperfuzji mózgowej. Co ważne, obie etiologie mogą przyczynić się do urazu mózgu u tego samego pacjenta, ponieważ hipoperfuzja może opóźnić wypłukanie mikrozatorowości i/lub upośledzić perfuzję oboczną do półcienia niedokrwiennego. Jednak wiele udarów występuje w podkorowych obszarach mózgu lub w miejscach oddalonych od obszaru monitorowania NIRS, a wiele z nich występuje w okresie pooperacyjnym po zakończeniu monitorowania NIRS.

Ponadto postęp technologiczny w zakresie monitorowania NIRS był kontynuowany i obecnie obejmuje możliwość monitorowania przyłóżkowej autoregulacji mózgowej. Regionalne natlenienie mózgu zapewnia klinicznie akceptowalny surogat mózgowego przepływu krwi (CBF) do klinicznego monitorowania autoregulacji. Monitorowanie autoregulacji CBF za pomocą rSO2 ma wiele atrakcyjnych klinicznie cech, w tym: Jest nieinwazyjne, monitorowanie wymaga niewielkiej interwencji opiekuna i ma wystarczającą rozdzielczość, aby rozróżnić dolny próg autoregulacji, aby zapobiec niedokrwieniu mózgu. Z drugiej strony samo podniesienie docelowego średniego ciśnienia krwi podczas CPB może jednak niekoniecznie być korzystne, ponieważ u niektórych osób może to skutkować ciśnieniem krwi powyżej górnej granicy autoregulacji, co potencjalnie może prowadzić do hiperperfuzji mózgowej, zwiększając obciążenie zatorowe mózgu i/lub wzmacnianie obrzęku mózgu w przypadku ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej na operację kardiochirurgiczną. Indywidualizacja ciśnienia krwi podczas CPB w oparciu o fizjologiczne punkty końcowe, takie jak monitorowanie rSO2, zamiast wartości docelowych empirycznych, może zapewnić środki do modyfikowania ryzyka uszkodzenia nerek i chorobowości w głównych narządach, a nawet śmiertelności.

Opis problemu: Jednorazowe czujniki rSO2 są kosztowne i stają się czynnikiem ograniczającym szybkość, utrudniającym ich powszechne zastosowanie kliniczne. Czujniki wielokrotnego użytku, takie jak oksymetria mózgowa NeuroOS, to tylko ułamek kosztów przy podobnych wynikach u zdrowych ochotników. Badacze będą używać systemu NeuroOS zgodnie z zatwierdzonym oznakowaniem i wskazaniami FDA. Kardiochirurgia charakteryzuje się znacznymi różnicami i dużym znaczeniem klinicznym dotleniania mózgu na różnych etapach operacji. Zmiany objętości krwi przed, w trakcie i po krążeniu pozaustrojowym nie były wcześniej badane i mogą dostarczyć krytycznych informacji, aby zapobiec pooperacyjnym zmianom poznawczym. System NeuroOS oblicza sumę tłumienia dwóch długości fal, aby w sposób ciągły dostarczać wskaźnik objętości krwi mózgowej (BVI).

3. Cele:

1. Porównanie wydajności systemu NeuroOS z systemem INVOS podczas operacji kardiochirurgicznych
2. Aby zbadać zmiany objętości krwi w mózgu podczas operacji kardiochirurgicznej, czego nigdy wcześniej nie badano.

4. Projekt badania/metodologia: Wszyscy pacjenci kardiochirurgiczni już otrzymują monitorowanie pulsoksymetrii mózgowej INVOS podczas operacji w Szpitalu Żydowskim. Zarówno elektrody INVOS, jak i NeuroOS zostaną umieszczone na tym samym pacjencie. Ciągłe monitorowanie obu danych z oksymetrii mózgowej przez cały czas trwania operacji kardiochirurgicznej będzie rejestrowane i zapisywane na dysku USB w celu wyszukiwania i analizy. Kluczowe dane z lewej i prawej strony oksymetrii mózgowej obejmują: linię podstawową, indukcję znieczulenia, nacięcie, inicjację krążenia pozaustrojowego (CPB), zaciśnięcie aorty, odłączenie CPB i zamknięcie skóry. Te kluczowe dane zostaną wyodrębnione w celu porównania między NeurOS i INVOS pod względem procentowej zmiany w stosunku do linii bazowej. Ponadto dla każdego pacjenta zostanie wykreślony wykres czasu-rSO2 obok utlenowania mózgowego NeuroOS i INVOS w celu porównania trendów.

1. . Wybór i wielkość próby: 100 kolejnych pacjentów kardiochirurgicznych w szpitalu żydowskim, Louisville, KY (2 miesiące do rekrutacji)
2. . Opisz proponowaną interwencję: Nałóż jednorazowy klej do czujnika oksymetrii mózgowej NeuroOS na czoło pacjentów, którzy będą mieli operację kardiochirurgiczną na sali operacyjnej przed wprowadzeniem do znieczulenia.
3. . Procedury gromadzenia danych, używane instrumenty i metody kontroli jakości danych: Anestezjolodzy (uczestniczący anestezjolodzy, rezydenci i CRNA) zapewniają rutynową opiekę anestezjologiczną w operacjach kardiochirurgicznych. Odczyty NeurOS i INVOS rSO2 są automatycznie rejestrowane odpowiednio w monitorze pulsoksymetrii mózgowej VO200-NeurOS i monitorze INOVS. Znaczące zdarzenia (linia bazowa, indukcja znieczulenia, nacięcie, inicjacja krążenia pozaustrojowego (CPB), zaciśnięcie aorty, odłączenie CPB i zamknięcie skóry) będą oznaczane ręcznie przez anestezjologów w poszczególnych systemach. Wskaźnik objętości krwi mózgowej zostanie automatycznie zarejestrowany i wycofany z systemu NeuroOS po zakończeniu operacji. Wszystkie dane zostaną pobrane z systemu na zaszyfrowany dysk USB w celu przechowywania i analizy. Kontrola jakości danych będzie zapewniona przez indywidualne alarmy systemowe dotyczące słabych sygnałów i będzie korygowana przez anestezjologów.
4. . Jednostka analizy i obserwacji: Natlenienie mózgu w procentach oksyhemoglobiny. Wskaźnik objętości krwi mózgowej jako suma tłumienia dwóch długości fali.

5. Metody rekrutacji pacjentów: Ze wszystkimi pacjentami zgłaszającymi się do Szpitala Żydowskiego na operację kardiochirurgiczną skontaktujemy się w celu potencjalnej rekrutacji w dniu operacji w strefie przedoperacyjnej.

6. Proces świadomej zgody/proces całkowitego zrzeczenia się: Wszyscy uczestnicy otrzymają świadomą zgodę.

7. Procedury badawcze:

U wszystkich pacjentów, którzy wyrazili zgodę, wyjściowe utlenowanie mózgu i wskaźnik objętości krwi mózgowej będą uzyskiwane przy poziomie powietrza w pomieszczeniu lub podstawowym poziomie zapotrzebowania na tlen w systemach NeurOS i INVOS. Zarówno NeuroOS, jak i INVOS rSO2 oraz wskaźniki objętości krwi mózgowej będą stale rejestrowane i zapisywane w odpowiednim systemie przez cały czas trwania operacji kardiochirurgicznej. Znieczulenie ogólne zostanie wywołane za pomocą O2 podawanego przez maskę twarzową oraz dożylnie fentanylu 1μg/kg, propofolu 2-3mg/kg i rokuronium 1mg/kg. Podtrzymanie znieczulenia uzyskano za pomocą wziewnego izofluranu w mieszaninie powietrze/tlen oraz zwiotczenia mięśni za pomocą przerywanych bolusów rokuronium. Fentanyl będzie stosowany jako dodatkowy środek przeciwbólowy. Utrzymano wentylację normokapniczną. Po zakończeniu operacji i odstawieniu od krążenia pozaustrojowego, zostaną podane miareczkowane dawki protaminy w celu odwrócenia antykoagulacyjnego działania heparyny, dążąc do osiągnięcia wyjściowego przedoperacyjnego czasu aktywacji krzepnięcia.

Po zabiegu wszystkie dane dotyczące rSO2 i indeksu objętości krwi mózgowej są pobierane na zaszyfrowany dysk USB w celu analizy i przechowywania.

8. Minimalizowanie ryzyka:

1. Wszystkie informacje związane z HIPPA będą przechowywane na prywatnym komputerze chronionym hasłem.
2. Czyszczenie kabli, monitorów i sprzętu wielokrotnego użytku odbywa się po każdym użyciu.
3. Przestrzegane będą standardowe środki ostrożności związane z elektrycznością, aby zapobiec porażeniu prądem elektrycznym dostawców i pacjentów.

9. Plan analizy wyników:

• Wykresy trendów oksymetrii mózgowej INVOS i NeuroOS zostaną wykreślone razem w celu porównania, czy mają podobny trend. Odchylenie natlenienia mózgu od linii podstawowej zostanie porównane za pomocą analizy statystycznej w celu określenia, czy NeurOS działa równie dobrze jak INVOS w tych krytycznych momentach podczas operacji kardiochirurgicznej.
• Wykresy trendów objętości krwi mózgowej systemu NeurOS, ciśnienia krwi tętniczej, ośrodkowego ciśnienia żylnego i natlenienia mózgu zostaną wykreślone razem, aby zidentyfikować korelacje między tymi parametrami. Każdy kluczowy punkt odchylenia wskaźnika objętości krwi mózgowej od linii podstawowej zostanie przeanalizowany w celu określenia, czy wyżej wymienione krytyczne momenty podczas operacji kardiochirurgicznej wpłyną na objętość krwi mózgowej. Zostaną zebrane dane dotyczące wyników klinicznych dotyczące 30-dniowej śmiertelności i udarów w celu określenia, czy wskaźnik objętości krwi w mózgu bezpośrednio wpływa na wyniki kliniczne.

• Programy do analizy danych: Software R

  10. Materiały badawcze, zapisy i prywatność: Zidentyfikuj źródła materiałów badawczych uzyskanych od żywych osobników, których można zidentyfikować indywidualnie: Prospektywne nieinwazyjne dane dotyczące utlenowania mózgu i objętości krwi mózgowej podczas operacji kardiochirurgicznych. Zobacz formularz zbierania danych.

Wskaż, jakie informacje (zapisy, dane itp.) będą rejestrowane i czy zostaną wykorzystane istniejące zapisy lub dane: Natlenienie mózgu i objętość krwi mózgowej. Zostaną one zapisane w kartach medycznych.

Wyjaśnij, dlaczego te informacje są potrzebne do przeprowadzenia badania: Te dane są niezbędne do określenia wyników dla tych pacjentów.

Określ, w jaki sposób dane zostaną pozbawione elementów umożliwiających identyfikację (jeśli dotyczy), kto ma dostęp do danych, gdzie dane będą przechowywane oraz w jaki sposób badacz będzie chronić zarówno dane pod względem prywatności, jak i poufności. Zastosuj fizyczne środki bezpieczeństwa (np. zamknięty obiekt, ograniczony dostęp); bezpieczeństwo danych (np. ochrona hasłem, szyfrowanie danych); zabezpieczenia w celu ochrony identyfikowalnych informacji badawczych (np. kodowanie lub łącza): Po zebraniu wymaganych informacji informacje HIPPA zostaną usunięte. Wszystkie informacje związane z HIPPA będą przechowywane na prywatnym komputerze chronionym hasłem. Żadne linki nie będą udostępniane publicznie.

11. Referencje

1. Lewis C, Parulkar SD, Bebawy J, Sherwani S, Hogue CW. Neuromonitoring mózgowy podczas operacji kardiochirurgicznej: krytyczna ocena z naciskiem na spektroskopię w bliskiej podczerwieni. Dziennik znieczulenia kardiochirurgicznego i naczyniowego. 2018;32:2313-2322