Оценка и совершенствование алгоритма измерения насыщения кислородом тканей головного мозга (SctO2) Braindex (POC-SctO2)

СПОНСОР BRAINDEX sas Parc Eurasanté 12 avenue Pierre Mauroy 59120 Loos

ИССЛЕДОВАТЕЛЬ-КООРДИНАТОР Профессор Жюльен АМУР Институт перфузии, реанимации и хирургической анестезии сердечно-сосудистой системы Paris Sud (IPRA) Hôpital Privé Jacques Cartier 6 avenue du Noyer Lambert 91300 Massy, ​​France

НАЗВАНИЕ Исследование оптимизации in vivo алгоритма измерения насыщения тканей головного мозга кислородом (SctO2) с помощью Braindex по сравнению со смешанным эталонным значением насыщения яремных вен и системных артерий при доказанной потере церебральной саморегуляции.

НОМЕР ID-RCB 2022-A02770-43

ОБОСНОВАНИЕ / ПРЕДПОСЫЛКИ Частота послеоперационных когнитивных нарушений (ПОКД) в кардиохирургии составляет порядка 30-50%. Потеря церебральной ауторегуляции является фактором ПОКД и снижения когнитивных функций. Церебральная оксиметрия в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRS), коммерчески доступная неинвазивная система мониторинга, направлена ​​​​на обнаружение и ограничение потери церебральной ауторегуляции во время интраоперационной гемодинамической нестабильности.

В настоящее время NIRS измеряет насыщение ткани головного мозга кислородом (SctO2) в объеме очаговой ткани и соответствует забору крови, включающему артериальный, венозный и капиллярный компоненты.

Эффективность устройств церебральной оксиметрии, представленных в настоящее время на рынке, была клинически подтверждена в ограниченной степени, часто на здоровых добровольцах без сопутствующих заболеваний или в сердечно-сосудистых ситуациях (тесты на гипоксемию) вне какой-либо хирургической процедуры. Для ряда устройств результаты испытаний были экстраполированы и проданы без какой-либо реальной клинической проверки для каждой процедуры и без возможности полностью подтвердить корреляцию между реальной потерей церебральной ауторегуляции, которую трудно подтвердить, и падением SctO2. . Помимо клинической валидации, различные устройства имеют ряд ограничений и технических недостатков, в частности, ограниченную зону отбора проб, небольшое количество передатчиков и приемников и переменное качество алгоритма обработки сигналов. Все эти факторы могут объяснить неоднозначные результаты недавних клинических метаанализов преимуществ этой технологии.

Преимущество датчика BRAINDEX состоит в том, что он оснащен 60 светодиодами, излучающими 6 длин волн (660, 730, 780, 810, 850 и 900 нм), и 28 фотодиодами (оптическими датчиками). Этот набор оптодов обеспечивает измерение 420 оптических векторов на одно полушарие головного мозга, повышая разрешение измерения оксигенации головного мозга и количество зон анализа по сравнению с имеющимися на рынке устройствами.

Первоначальные тесты эффективности уже были проведены in silico с использованием имитационных моделей и на испытательном стенде. Теперь мы хотим оптимизировать и откалибровать алгоритм анализа сигналов для измерения насыщения тканей головного мозга кислородом (SctO2) in vivo в контексте доказанной потери церебральной ауторегуляции и сравнить его со смешанным значением насыщения яремных вен и системных артерий, обычно принятая ссылка.

В этом смысле чрескожная замена аортального клапана или TAVI (клапан Sapiens, Edwards) дает решающее преимущество, заключающееся в создании стандартизированной и идеально воспроизводимой остановки кровообращения, что приводит к запланированной потере церебральной ауторегуляции на протяжении всего периода окклюзии аортального клапана путем раскрытия клапана. воздушный шар.

Целью исследования является оптимизация алгоритма Braindex in vivo во время процедуры TAVI и, в частности, при потере церебральной ауторегуляции, связанной с остановкой кровообращения, систематически вызываемой открытием клапана. Это исследование также будет основываться на измерении насыщения кислородом яремной вены (SvjO2) и насыщения кислородом артериальной крови (SaO2), которые являются эталонными измерениями для предыдущих устройств.

ЦЕЛИ Основная цель данного исследования состоит в том, чтобы оптимизировать алгоритм оценки SctO2 (SctO2Exp.) in vivo у пациентов, которым назначена операция TAVI на бедренной кости и которые систематически подвергались периоду потери церебральной ауторегуляции во время установки чрескожного аортального клапана.

Второстепенные цели:

• Чтобы оценить качество сигналов ЭЭГ (электроэнцефалограммы) от электродов в датчике BRAINDEX,
• Оценить возможность расчета ANI (индекса ноцицепции обезболивания) по сигналам PPG (фотоплетизмографии), полученным с помощью датчика BRAINDEX.
• Изучите технические характеристики датчика BRAINDEX.

СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ Это поисковое, проспективное, интервенционное, открытое клиническое исследование, направленное на разработку и оптимизацию алгоритма оценки SctO2Exp.

КРИТЕРИИ ВКЛЮЧЕНИЯ

• Пациент, мужчина или женщина, старше 18 лет
• Пациент, перенесший чрескожную замену аортального клапана с развертыванием баллона аортального клапана (клапан Эдвардса Сапиена) под простой седацией ремифентанилом в AIVOC, со спонтанной вентиляцией
• Пациент, связанный со схемой социального обеспечения или имеющий право на нее
• Пациент, получивший письменную и информированную информацию об исследовании и подписавший свободное и информированное согласие на участие в исследовании.

КРИТЕРИИ НЕВКЛЮЧЕНИЯ

• Экстренная хирургия
• Пациент весом менее 40 кг
• Пациент с ишемическим инсультом в анамнезе
• Пациент с противопоказанием к катетеризации артериальных катетеров
• Пациент с противопоказанием к устройству Braindex
• Охраняемый пациент: взрослый, находящийся под опекой, попечительством или иной правовой защитой, лишенный свободы по судебному или административному решению.
• Беременные, роженицы или кормящие женщины
• Больной госпитализирован без согласия

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Процедура исследования заключается в оптимизации алгоритма Braindex для измерения SctO2Exp in vivo до, во время и после доказанной потери церебральной ауторегуляции, связанной с остановкой кровообращения, запрограммированной чрескожным раскрытием аортального клапана через трансклапанный баллон, у энергичного пациента, получавшего седацию ремифентанилом в IVCA. .

Непрерывное измерение SvjO2, обычное эталонное измерение для имеющихся в продаже устройств, будет выполняться путем имплантации оптического волокна (CEVOX, PULIONMedicalSystemsSEHans-Riedl-Str.17). 85622 Feldkirchen Germany) через внутренний яремный катетер в дополнение к обычному внешнему электросистолическому приводному катетеру. Каждые 2 секунды будут регистрироваться следующие параметры: инвазивное артериальное давление (систолическое, среднее и диастолическое), частота сердечных сокращений, SaO2 на пульсовой волне. SvjO2 будет непрерывно записываться на протяжении всей процедуры имплантации. Моменты начала хирургического разреза, начало синусовой тахикардии (гипердрайв), индуцированной внешней электросистолической стимуляцией, начало раздувания внутриклапанного аортального баллона, максимальная окклюзия баллона, окончание полного сдувания баллона, окончание стимуляции и окончание закрытия кожи будет записано.

Яремная венозная и артериальная газометрия (1 мл на образец) будет взята для выполнения начальной калибровки волокна CEVOX в начале процедуры (разрез кожи), затем перед перенапряжением, затем при прекращении перенапряжения и, наконец, в конце закрытия кожи. , чтобы гарантировать, что расчетное непрерывное значение волокна CEVOX не будет получено.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ Размещение зонда CEVOX для непрерывного мониторинга SvjO2 будет выполняться под местной анестезией, в дополнение к седации ремифентанилом, под ультразвуковым контролем.

Установка неинвазивного лобного датчика BRAINDEX.

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

Первичные конечные точки:

• Сигналы NIRS (ближней инфракрасной спектроскопии), записанные датчиком BRAINDEX, для оптимизации алгоритма.
• Значение SctO2Exp, полученное при измерении в яремной вене, для оптимизации алгоритма.

Вторичные конечные точки:

• Сигналы ЭЭГ, записанные с помощью датчика BRAINDEX, и информация об ускорении по трем осям с помощью акселерометра
• Сигналы PPG (фотоплетизмокардиография) через датчик BRAINDEX и сигналы ANI через монитор ANIv2
• Работа датчика, отсоединение оптода, отсоединение электрода

ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ Поскольку данное исследование является поисковым, статистическая гипотеза не может быть сформулирована. Поскольку основной целью исследования является оптимизация алгоритма in vivo для оценки SctO2Exp, важно получить образец, представляющий разнообразие гемодинамических ситуаций, наблюдаемых во время процедур TAVI, преимущества которых заключаются в высокой стандартизации и воспроизводимости. Включение 40 пациентов должно позволить нам достичь такого разнообразия. Включение 40 пациентов должно позволить нам достичь такого разнообразия.

ПРЕДПОЛАГАЕМОЕ КОЛИЧЕСТВО ЦЕНТРОВ Один центр: Институт перфузии, реанимации и анестезии сердечно-сосудистой хирургии Париж-Юг (IPRA) в частной больнице Жака Картье (Масси).

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

• Продолжительность периода включения: 10 месяцев (предполагаемая дата начала IC: 03.01.2023)
• Продолжительность участия каждого участника: продолжительность хирургической процедуры с последующим наблюдением за нежелательными явлениями в течение 24 часов после операции.
• Общая продолжительность исследования: 10 месяцев и 24 часа (предполагаемое окончание КИ: 01.05.2024).

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ Анализы будут проводиться для всех включенных пациентов. Сигналы основного анализа NIRS, собранные за весь период действия процедуры TAVI, будут использованы для разработки алгоритма расчета SctO2Exp.

Необработанные данные будут очищены от шума с помощью фильтра нижних частот 6-го порядка с частотой 0,05 Гц и вычитания потенциальных артефактов, внешних световых помех и высокочастотных помех (физиологических и вызванных электромагнитной средой). Региональная концентрация кислорода SctO2Exp затем будет рассчитана с использованием модифицированного закона Бера-Ламберта, выраженного приведенным ниже уравнением, для всех оптических векторов. Чтобы оптимизировать полученный алгоритм, рассчитанные таким образом концентрации SctO2Exp будут сравниваться с эталонным измерением , SctO2Ref (по оценкам равным 25% SaO2 и 75% SvjO2), и будет использоваться для группировки расстояний и векторов, необходимых для более точной оценки насыщения кислородом.

Вторичный анализ

Оценка качества сигнала ЭЭГ:

- Качество сигнала ЭЭГ с учетом физиологических артефактов и артефактов окружающей среды. Артефакты окружающей среды, связанные с процедурой TAVI (манипуляции с пациентом, электромагнитная обстановка и т. д.), будут оцениваться путем расчета отношения сигнал/шум, определяемого плотностью мощности в спектральном диапазоне. интересующая полоса (0,1–4 Гц), деленная на оставшееся спектральное содержание и индикаторы насыщения сигнала (насыщенным считается, если больше ±200 мВ). Будет описана доля коэффициента насыщения. - Будут рассчитаны вариации сигнала в зависимости от произвольных или непроизвольных движений головы пациента, измеренных по трем осям. Изменение более чем на 0,5 g по любой оси будет считаться движением головы (произвольным или непроизвольным). Будет описана пропорция отклонения более 0,5 г.

Оценка возможности расчета АОН:

- Сигналы PPG, записанные датчиком BRAINDEX, будут использоваться для расчета ANI. Соответствие между ANI, полученным из сигналов PPG с помощью датчика BRAINDEX, и ANI, полученным от монитора ANIv2, будет оцениваться с использованием коэффициента внутриклассовой корреляции (ICC) и графического метода Бланда и Альтмана. ICC и его 95% доверительный интервал будут определяться с использованием двухфакторного случайного анализа дисперсии, пациента и метода.

Изучите технические характеристики датчика BRAINDEX:

• Надежность работы датчика BRAINDEX будет оцениваться с использованием файла журнала, указывающего на потенциальную ненормальную работу системы.
• Идентификация отслоения оптода во время измерения будет оцениваться путем оценки дисперсии окружающего шума при выключенных диодах.
• Индикация отсоединения электрода во время измерения будет оцениваться путем оценки импеданса электродов компонентом сбора данных.

ОЖИДАЕМЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА Ожидаемые побочные эффекты этого исследования заключаются в оптимизации алгоритма расчета SctO2Exp датчика BRAINDEX in vivo, в реальных условиях ведения пациентов, в доказанных ситуациях потери церебральной саморегуляции.