Многоканальная функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия с временным разрешением для профилактики периоперационного повреждения головного мозга

Периоперационный инсульт является серьезным осложнением после оперативного вмешательства. К сожалению, скрытый инсульт возникает у одного из четырнадцати пожилых пациентов после внесердечных операций и связан с повышенным риском долгосрочного снижения когнитивных функций. Кроме того, периоперационный явный инсульт связан с 8-кратным увеличением периоперационной смертности, увеличением продолжительности пребывания в стационаре и снижением качества жизни. При операциях на плече, выполняемых в положении «лежачего кресла», из-за системной гипотензии и снижения церебрального перфузионного давления явления десатурации головного мозга и нарушения церебральной ауторегуляции могут возникать у 80% пациентов. Большинство периоперационных инсультов в внесердечной хирургии являются ишемическими и связаны с гипоперфузией головного мозга. Важно отметить, что гипоперфузию головного мозга потенциально можно изменить с помощью простых мер, таких как повышение системного артериального давления (АД), если ишемия головного мозга выявлена ​​достаточно рано. Однако преднамеренная артериальная гипертензия не лишена риска, и в настоящее время не существует эффективного монитора, позволяющего выявить гипоперфузию головного мозга во время операции.

Церебральная оксигенация использовалась клинически как мера адекватной перфузии головного мозга во время операции. Ранние клинические испытания в Вестерн показали, что мониторинг церебральной оксигенации был связан с меньшим количеством случаев дисфункции основных органов у кардиохирургических пациентов. Несмотря на это многообещающее начальное открытие, современные коммерческие церебральные оксиметры имеют ряд ограничений, препятствующих надежному периоперационному нейромониторингу, в том числе неспецифичность из-за контаминации сигнала от экстрацеребральной ткани, особенно во время введения вазоконстрикторов или гипотермии. Кроме того, современные коммерческие церебральные оксиметры имеют только два канала для мониторинга областей лобных долей (т. е. территории передней мозговой артерии). Эта стратегия мониторинга предполагает, что церебральная оксигенация однородна в разных областях мозга, поэтому измерения в областях лобных долей могут использоваться клинически для представления адекватности общей оксигенации мозга. Такой ограниченный пространственный охват может привести к невыявленному инсульту, несмотря на то, что у пациентов наблюдается нормальная церебральная оксигенация в лобных областях во время операции. Текущий исследовательский проект использует многоканальный tr-fNIRS для устранения этих ограничений с целью своевременного обнаружения и предотвращения ишемического повреждения головного мозга.

Многоканальная tr-fNIRS (функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия с временным разрешением (tr) (fNIRS) (tr-fNIRS)) — это новая технология визуализации мозга, которая изначально была разработана для изучения изменений в оксигенации головного мозга, вызванных активностью корковых нейронов во время различных когнитивные задачи, такие как речь, сенсорные и моторные функции и эмоции. Это связано с тем, что tr-fNIRS может измерять такие тонкие изменения оксигенации головного мозга за миллисекунды (до 100 мс), которые сопровождают нейроактивацию, такую ​​как постукивание пальцами. Исследователи создали несколько устройств tr-fNIRS и имеют опыт адаптации устройства tr-fNIRS с полным охватом головы для периоперационного нейромониторинга. Кроме того, tr-fNIRS работает, посылая короткие (пикосекундные) импульсы света в голову и точно измеряя время прохождения каждого фотона в ткани. Поскольку существует эквивалентность между временем и расстоянием, фотоны, которые обнаруживаются сразу после импульса, только зондируют экстрацеребральные слои (скальп и череп), в то время как фотоны, которые обнаруживаются намного позже (1-2 мс) импульса, проникают глубоко в мозг. ткани. Исследователи недавно показали, что этот подход снижает загрязнение сигналами экстрацеребральных слоев с 80% при использовании современных коммерческих устройств NIRS до менее чем 8% при использовании tr-fNIRS. В этом исследовании исследователи будут использовать современное устройство tr-fNIRS с полным охватом головы для мониторинга всего мозга, а не только отдельных областей (например, ограниченные возможности современных церебральных оксиметров) в периоперационном периоде. параметр. Вместе с собственными алгоритмами анализа tr-fNIRS с полным охватом головы может обнаруживать определенные области мозга, подверженные риску ишемического повреждения, с высокой степенью достоверности благодаря большему пространственному разрешению (в см) и меньшему загрязнению сигнала от экстрацеребральной ткани.

Все участники исследования будут набраны и даны согласие в соответствии с местными правилами этики. Для всех участников исследования хирургическое и анестезиологическое лечение пациентов будет проводиться стандартным образом и не будет изменено в этом исследовании. Исключением является то, что tr-fNIRS будет использоваться для мониторинга регионарной оксигенации головного мозга от индукции анестезии до завершения операции. Хирурги, анестезиологи и медсестры не будут видеть монитор/измерения во время процедуры. На основании результатов tr-fNIRS никаких вмешательств не будет.