Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия в кардиохирургии взрослых

Периоперационная черепно-мозговая травма является частым и значительным осложнением у пациентов, перенесших кардиохирургические вмешательства. 1,2 Во время операции на сердце повреждение головного мозга может произойти в результате гипоперфузии, церебральной эмболии и/или воспаления. 3 Эти интраоперационные повреждения головного мозга могут проявляться в виде послеоперационной нейрокогнитивной дисфункции (например, нарушения памяти и внимания, изменения настроения), инсульта, делирия, дефицита поля зрения и комы. 4 Примерно от 1% до 4% кардиохирургических пациентов с операциями на сердце с закрытой камерой осложняются инсультом. Частота инсульта заметно возрастает примерно до 8-9% при открытых камерах (например, клапанной хирургии) или комбинированных/сложных вмешательствах. Эти пациенты с неврологическим повреждением связаны с повышенной послеоперационной смертностью, длительным пребыванием в отделении интенсивной терапии, снижением качества жизни и снижением долгосрочной выживаемости. 4 Несмотря на развитие хирургической техники и периоперационного ухода, приведшее к прогрессивному снижению кардиохирургической смертности с 1980-х годов1,5,6, частота послеоперационных неврологических осложнений остается относительно неизменной. Во многом это связано с отсутствием эффективного мониторинга и вмешательства для выявления и смягчения последствий интраоперационного повреждения головного мозга.

Одной потенциально излечимой причиной повреждения головного мозга во время операции на сердце является инфаркт/ишемия, связанная с гипоперфузией. 7 Водораздел, или пограничная зона, расположен вдоль пограничных зон между территориями двух крупных мозговых артерий (например, средней и задней или передней и средней мозговых артерий), где существуют терминальные артериолярные анастомозы, которые более подвержены инфаркту, связанному с гипоперфузией/ ишемия. 8 Эти травмы, связанные с гипоперфузией, потенциально излечимы путем систематического повышения артериального давления, если эти травмы выявляются на ранней стадии. Предыдущее исследование использовало электроэнцефалографию для обнаружения интраоперационного повреждения головного мозга в области водораздела9, но клиническая полезность электроэнцефалографии ограничена из-за ее громоздкой настройки и сложной логистики. Таким образом, это исследование направлено на использование нового многоканального fNIRS для обнаружения и мониторинга церебральной оксигенации в нескольких областях мозга одновременно у взрослых пациентов, перенесших операцию на сердце. Это исследование расширит опыт использования fNIRS в качестве инструмента мониторинга в кардиохирургии и улучшит понимание картины повреждения головного мозга во время кардиохирургии.

Многоканальная функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия (fNIRS) — это новый метод визуализации мозга для измерения гемодинамических изменений на поверхности коры головного мозга. Во время сбора данных fNIRS свет (600–900 нм) излучается источниками света, которые могут проходить через череп и достигать коры головного мозга. Фотоны, отраженные от коры, могут быть обнаружены и количественно оценены детекторами, расположенными в непосредственной близости от источников. Свет в основном поглощается оксигенированным гемоглобином и деоксигенированным гемоглобином, которые имеют разные спектры поглощения. Изменения концентрации окси- и дезоксигемоглобина, возникающие в результате активации нейронов, можно количественно оценить с использованием двух или более длин волн. Ранние исследования показали, что использование двухканальной церебральной ближней инфракрасной спектроскопии позволяет избежать глубокой десатурации головного мозга и связано со значительно меньшим числом случаев дисфункции основных органов. 10 Однако одним из основных ограничений двухканальной NIRS является то, что размещение датчика в настоящее время ограничено областью лба, так что отслеживаются только лобные доли. Такое размещение препятствует мониторингу критического заднего водораздела в месте соединения передней, средней и задней мозговых артерий и приводит к невыявленному инсульту, несмотря на то, что у пациентов сохранялась нормальная церебральная оксигенация на протяжении всей операции. Отсутствие всестороннего коркового покрытия важных областей мозга, таких как область водораздела, также ограничивает полезность двухканальной NIRS в качестве исследовательского инструмента для оценки регионарного мозгового кровотока и метаболизма во время кардиохирургии. Многоканальная fNIRS предлагает ряд преимуществ для оценки хирургических пациентов во время операции, включая высокое временное разрешение (~ 100 мс), низкую стоимость и портативность. Многоканальная fNIRS позволяет использовать до 64 каналов сбора и интерпретации данных в режиме реального времени, что обеспечивает адекватное пространственное и временное разрешение для оценки областей мозга, подверженных риску, во время операции. В этом исследовании для оценки оксигенации мозга будут использоваться только 16 каналов.

Система fNIRS в этом исследовании представляет собой одобренное Министерством здравоохранения Канады устройство класса I (система fNRIS NIRx NIRScout 64x32 Laser/LED с 4 длинами волн, информация: https://nirx.net/nirscout). Не нагревается и не вредит зрению. Это коммерчески доступное устройство безопасно использовалось в предыдущих исследованиях неонатальной популяции в Western (WREM #: 111168, 113443) и других исследованиях, опубликованных в литературе. Это устройство одобрено для мониторинга оксигенации головного мозга у людей.

Одноцентровое проспективное обсервационное исследование, в котором пациенты, перенесшие хирургические вмешательства на сердце, будут находиться под наблюдением с использованием многоканального мониторинга fNIRS для оценки церебральной оксигенации в областях мозга, которые подвержены травмам во время операции на сердце. В этом исследовании не будет использоваться никакого вмешательства. Всего в исследование будет включено 40 пациентов, которые будут получать этот мониторинг во время операции. Не будет рандомизации и дополнительных изменений в стандарте лечения.

Пациенты, которые согласятся участвовать в этом исследовании, будут получать мониторинг мозга в форме многоканального мониторинга fNIRS, который не является стандартом лечения. Это заключается в ношении колпачка NIRS, который будет расположен на голове пациента в соответствии с международными операционными рекомендациями и будет прикреплен к височной области лба пациента. Колпачок NIRS полностью неинвазивен и не представляет дополнительного риска для пациента. Мониторинг будет начат до индукции анестезии.