Avaliação e Melhoria do Algoritmo de Medição da Saturação de Oxigênio do Tecido Cerebral Brainindex (SctO2) (POC-SctO2)

PATROCINADOR BRAINDEX sas Parc Eurasanté 12 avenue Pierre Mauroy 59120 Loos

INVESTIGADOR COORDENADOR Professor Julien AMOUR Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) Hôpital Privé Jacques Cartier 6 avenue du Noyer Lambert 91300 Massy, ​​France

TÍTULO Estudo de otimização in vivo do algoritmo para medir a saturação de oxigênio tecidual cerebral (SctO2) por Brainindex comparado com um valor de referência misto de saturação venosa jugular e arterial sistêmica durante perda comprovada de autorregulação cerebral.

ID-RCB NÚMERO 2022-A02770-43

JUSTIFICATIVA / ANTECEDENTES A incidência de comprometimento cognitivo pós-operatório (DCPO) em cirurgia cardíaca é da ordem de 30-50%. A perda da autorregulação cerebral é um fator na DCPO e no declínio cognitivo. A oximetria cerebral por infravermelho próximo (NIRS), um sistema de monitoramento não invasivo disponível comercialmente, visa detectar e limitar a perda da autorregulação cerebral durante a instabilidade hemodinâmica intraoperatória.

Atualmente, o NIRS mede a saturação de oxigênio do tecido cerebral (SctO2) em um volume de tecido irregular e corresponde à amostragem de sangue compreendendo componentes arteriais, venosos e capilares.

O desempenho dos dispositivos de oximetria cerebral atualmente no mercado foi validado clinicamente de forma limitada, muitas vezes em voluntários saudáveis ​​sem comorbidade, ou em situações cardiovasculares (testes de hipoxemia) fora de qualquer procedimento cirúrgico. Para vários dispositivos, os resultados dos testes foram extrapolados e comercializados sem qualquer validação clínica real per-procedimento e sem poder afirmar totalmente a correlação entre uma perda real da autorregulação cerebral, que é difícil afirmar, e a queda do SctO2 . Além da validação clínica, os vários dispositivos apresentam uma série de limitações e imperfeições técnicas, notadamente uma zona de amostragem restrita, um baixo número de transmissores e receptores e qualidade variável do algoritmo de processamento de sinal. Todos esses fatores podem explicar os resultados mistos de meta-análises clínicas recentes sobre os benefícios dessa tecnologia.

O sensor BRAINDEX oferece a vantagem de um imager óptico equipado com 60 LEDs que emitem 6 comprimentos de onda (660, 730, 780, 810, 850 e 900nm) e 28 fotodiodos (sensores ópticos). Este conjunto de optodos se traduz em uma medição de 420 vetores ópticos por hemisfério cerebral, melhorando a resolução da medição da oxigenação cerebral e o número de zonas de análise em comparação com os dispositivos existentes no mercado.

Testes iniciais de eficiência já foram realizados in silico usando modelos de simulação e em bancada de testes. Queremos agora otimizar e calibrar o algoritmo de análise de sinal para medir a saturação de oxigênio tecidual cerebral (SctO2) in vivo, em um contexto de perda comprovada da autorregulação cerebral, e compará-lo com um valor misto de saturação venosa jugular e arterial sistêmica, um valor comumente referência aceita.

Nesse sentido, a substituição valvar aórtica percutânea ou TAVI (válvula Sapiens, Edwards) oferece a vantagem decisiva de gerar uma parada circulatória padronizada e perfeitamente reprodutível, levando a uma perda planejada da autorregulação cerebral, ao longo da duração da oclusão valvar aórtica pelo desdobramento valvar balão.

O objetivo da pesquisa é otimizar o algoritmo Brainex in vivo durante o procedimento TAVI e, em particular, durante a perda da autorregulação cerebral ligada à parada circulatória induzida sistematicamente pela implantação da válvula. Este estudo também contará com a medida da saturação venosa jugular de oxigênio (SvjO2) e da saturação arterial de oxigênio (SaO2), que são as medidas de referência para os aparelhos anteriores.

OBJETIVOS O objetivo primário desta pesquisa é otimizar um algoritmo para estimar SctO2 (SctO2Exp.), in vivo, em pacientes agendados para procedimento de TAVI femoral e sistematicamente expostos a um período de perda da autorregulação cerebral durante a implantação da válvula aórtica percutânea.

Os objetivos secundários são:

• Para avaliar a qualidade dos sinais de EEG (eletroencefalograma) dos eletrodos no sensor BRAINDEX,
• Avaliar a possibilidade de calcular o ANI (Analgesia Nociception Index) a partir de sinais de PPG (fotopletismografia) obtidos com o sensor BRAINDEX
• Estude o desempenho técnico do sensor BRAINDEX.

ESQUEMA DE PESQUISA Trata-se de uma investigação clínica exploratória, prospectiva, intervencionista, aberta, com o objetivo de desenvolver e otimizar o algoritmo para estimar SctO2Exp.

CRITÉRIO DE INCLUSÃO

• Paciente, homem ou mulher, maior de 18 anos
• Paciente submetido a troca valvar aórtica percutânea com implante de balão valvar aórtico (válvula Edwards Sapien) sob sedação simples com remifentanil em AIVOC, com ventilação espontânea
• Doente filiado ou titular de um regime de segurança social
• Paciente ter recebido informações escritas e informadas sobre o estudo e ter assinado um termo de consentimento livre e esclarecido para participar do estudo.

CRITÉRIOS DE NÃO INCLUSÃO

• Cirurgia de emergência
• Paciente com peso inferior a 40kg
• Paciente com história de AVC isquêmico
• Paciente com contra-indicação para cateterização de cateteres arteriais
• Paciente com contraindicação ao aparelho Brainex
• Paciente protegido: adulto sob tutela, curatela ou outra proteção legal privado de liberdade por decisão judicial ou administrativa
• Mulheres grávidas, parturientes ou lactantes
• Paciente internado sem consentimento

PROCEDIMENTO DE PESQUISA O procedimento de pesquisa consiste em otimizar o algoritmo Braindex para medir SctO2Exp in vivo antes, durante e após perda comprovada da autorregulação cerebral associada à parada circulatória programada por implantação percutânea da válvula aórtica via balão transvalvar, em paciente vigoroso sedado com remifentanil em IVCA .

A medição contínua de SvjO2, a medição de referência usual para dispositivos disponíveis comercialmente, será realizada por meio da implantação de uma fibra óptica (CEVOX,PULSIONMedicalSystemsSEHans-Riedl-Str.17 85622 Feldkirchen Germany) através de um cateter jugular interno, além do cateter de acionamento eletrossistólico externo convencional. Os seguintes parâmetros serão registrados a cada 2 segundos: pressão arterial invasiva (sistólica, média e diastólica), frequência cardíaca, SaO2 na onda de pulso. O SvjO2 será registrado continuamente durante todo o procedimento de implantação. Os horários em que se inicia a incisão cirúrgica, o início da taquicardia sinusal (overdrive) induzida por estimulação eletrossistólica externa, o início da insuflação do balão aórtico intra-valvar, a oclusão máxima do balão, o fim da desinsuflação completa do balão, o fim de estimulação e o fim do fechamento da pele serão registrados.

A gasometria jugular venosa e arterial (1 ml por amostra) será feita para realizar a calibração inicial da fibra CEVOX no início do procedimento (incisão da pele), depois antes do overdriving, depois quando o overdriving é interrompido e finalmente no final do fechamento da pele , para garantir que não haja derivação do valor contínuo estimado da fibra CEVOX.

ADICIONADO A colocação da sonda CEVOX para monitoramento contínuo da SvjO2 será realizada sob anestesia local, além da sedação com remifentanil, sob orientação ultrassonográfica.

Instalação do sensor frontal não invasivo BRAINDEX.

CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO

Pontos de extremidade primários:

• Sinais NIRS (espectroscopia de infravermelho próximo) registrados por meio do sensor BRAINDEX para otimizar o algoritmo
• Valor de SctO2Exp obtido da medição jugular para otimização do algoritmo.

Pontos de extremidade secundários:

• Sinais EEG gravados via sensor BRAINDEX e informações de aceleração de três eixos via acelerômetro
• Sinais PPG (fotopletismocardiografia) via sensor BRAINDEX e sinais ANI via monitor ANIv2
• Operação do sensor, desprendimento do optodo, desprendimento do eletrodo

TAMANHO DO ESTUDO Por se tratar de um estudo exploratório, não foi possível definir hipótese estatística. Como o principal objetivo do estudo é otimizar um algoritmo in vivo para estimar SctO2Exp, é importante obter uma amostra representativa da diversidade de situações hemodinâmicas observadas durante os procedimentos de TAVI, que oferecem a vantagem de serem altamente padronizados e reprodutíveis. A inclusão de 40 pacientes deve nos permitir alcançar essa diversidade. A inclusão de 40 pacientes deve nos permitir alcançar essa diversidade.

NÚMERO PREVISTO DE CENTROS Um centro: Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) no Hôpital Privé Jacques Cartier (Massy).

DURAÇÃO DA PESQUISA

• Duração do período de inclusão: 10 meses (data prevista de início do IC: 01/03/2023)
• Duração da participação de cada participante: duração do procedimento cirúrgico com acompanhamento dos eventos adversos durante as 24 horas de pós-operatório.
• Duração total da pesquisa: 10 meses e 24 horas (término previsto do IC: 01/05/2024).

ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS As análises serão realizadas em todos os pacientes incluídos. Análise principal Os sinais NIRS coletados durante todo o período operatório do procedimento TAVI serão usados ​​para desenvolver o algoritmo para cálculo de SctO2Exp.

Os dados brutos serão removidos usando um filtro passa-baixo de valor de 0,05 Hz ordem 6 e subtraindo artefatos potenciais, interferência de luz externa e interferência de alta frequência (fisiológica e causada pelo ambiente eletromagnético). A concentração regional de oxigênio SctO2Exp será então calculada usando a lei de Beer-Lambert modificada, expressa pela equação abaixo, em todos os vetores ópticos. Para otimizar o algoritmo obtido, as concentrações assim estimadas, SctO2Exp, serão comparadas com a medição de referência , SctO2Ref (estimado como sendo igual a 25% SaO2 e 75% SvjO2), e será utilizado para agrupar as distâncias e vetores necessários para uma estimativa mais precisa da saturação de oxigênio.

Análise secundária

Avaliação da qualidade do sinal EEG:

- A qualidade do sinal EEG face a artefactos fisiológicos e ambientais, artefactos ambientais associados ao procedimento TAVI (manuseamento do paciente, ambiente electromagnético, etc.), será avaliada através do cálculo de uma relação sinal-ruído definida pela densidade de potência no espectro banda de interesse (0,1 - 4hz) dividida pelo restante conteúdo espectral e indicadores de saturação do sinal (considerado saturado se maior que ±200mV). Será descrita a proporção da razão saturada, - Serão calculadas as variações do sinal em relação aos movimentos voluntários ou involuntários da cabeça do paciente medidos ao longo de 3 eixos. Uma variação de mais de 0,5g em qualquer eixo será considerada como um movimento da cabeça (voluntário ou involuntário). A proporção de variação acima de 0,5g será descrita.

Avaliação da possibilidade de cálculo do ANI:

- Os sinais PPG registrados pelo sensor BRAINDEX serão usados ​​para calcular o ANI. A concordância entre o ANI obtido dos sinais PPG via sensor BRAINDEX e o ANI obtido do monitor ANIv2 será avaliada por meio do coeficiente de correlação intraclasse (ICC) e do método gráfico de Bland e Altman. O ICC e seu intervalo de confiança de 95% serão determinados usando uma análise de variância aleatória de 2 fatores, paciente e método.

Estude o desempenho técnico do sensor BRAINDEX:

• A confiabilidade operacional do sensor BRAINDEX será avaliada por meio de um arquivo de log indicando possível operação anormal do sistema
• A identificação do desprendimento do optodo durante a medição será avaliada pela estimativa da variância do ruído ambiente com os diodos desligados
• A indicação de desprendimento do eletrodo durante a medição será avaliada pela estimativa da impedância dos eletrodos pelo componente de aquisição

BENEFÍCIOS ESPERADOS Os resultados esperados desta pesquisa são otimizar o algoritmo de cálculo SctO2Exp do sensor BRAINDEX in vivo, sob condições reais de manejo do paciente, em situações comprovadas de perda da autorregulação cerebral.