Корреляты ЭЭГ-сигнала при анестезии и седации у взрослых и детей (SPECTRALADUPED)

ОБОСНОВАНИЕ И ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Мониторинг глубины анестезии с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) стал стандартной клинической практикой, особенно с использованием обработанных индексов, таких как Биспектральный индекс (BIS). Однако лежащие в основе нейрофизиологические механизмы и взаимосвязи между исходными сигналами ЭЭГ и клиническими/фармакологическими параметрами остаются недостаточно изученными. Современные системы мониторинга предоставляют обработанные индексы, но дают ограниченное представление о характеристиках исходных многоканальных сигналов ЭЭГ. Для углубления понимания реакций мозга на анестезию и совершенствования стратегий мониторинга необходимы систематический анализ данных ЭЭГ у различных групп пациентов, возрастных групп и в различных анестезиологических контекстах.

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ:

Это проспективное, многоцентровое, неинтервенционное, наблюдательное когортное исследование, проводимое в двух учреждениях Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP): больнице Биша-Клода Бернара и больнице Луи Мурье. Исследование не предполагает изменений в рутинной анестезиологической помощи — только сбор и анализ данных ЭЭГ в ходе стандартной клинической практики.

ИССЛЕДУЕМЫЕ ПОПУЛЯЦИИ:

В исследование будет включено 330 участников, распределенных по трем отдельным когортам:

Когорта 1 — Детская популяция (n=110):

Дети в возрасте 1–17 лет, получающие общую анестезию для плановых хирургических вмешательств. Эта когорта специально включает:

• 55 детей с расстройством аутистического спектра (РАС), диагностированным по критериям DSM-5
• 55 детей без РАС (сопоставимая контрольная группа) Эта уникальная популяция позволяет исследовать потенциальные нейроразвивающие различия в реакции на анестезию и паттернах ЭЭГ у детей с РАС.

Когорта 2 — Популяция пожилых взрослых (n=110):

Пациенты старше 70 лет, получающие общую анестезию для плановой операции в больнице Биша-Клода Бернара. Эта пожилая популяция важна для изучения возрастных физиологических изменений, влияющих на паттерны ЭЭГ во время анестезии, и потенциально повышенной чувствительности к анестетикам.

Когорта 3 — Популяция для процедурной седации (n=110):

Взрослые (≥18 лет), получающие процедурную седацию для диагностических или терапевтических процедур пищеварительной эндоскопии в больнице Луи Мурье. Эта когорта предоставляет сравнительные данные о более легких уровнях седации по сравнению с общей анестезией.

КРИТЕРИИ ВКЛЮЧЕНИЯ:

Для взрослых пациентов:

• Возраст ≥18 лет (Когорта 2: >70 лет; Когорта 3: ≥18 лет)
• Планируется общая анестезия (Когорта 2) или процедурная седация (Когорта 3)
• Проведена предоперационная анестезиологическая консультация
• Проинформированы об исследовании и получено согласие на обработку данных (не-возражение)

Для детей (Когорта 1):

• Возраст 1–17 лет
• Планируется общая анестезия для хирургического вмешательства
• Для подгруппы с РАС: подтвержденный диагноз расстройства аутистического спектра по DSM-5
• Законный представитель (родитель/опекун) проинформирован и дано согласие на обработку данных (не-возражение)
• Ребенок проинформирован (если позволяет возраст) и дано согласие на обработку данных (не-возражение)

КРИТЕРИИ ИСКЛЮЧЕНИЯ:

Для взрослых пациентов:

• Документированное когнитивное нарушение в медицинской карте
• Отказ пациента от участия
• Пациент, лишенный свободы или находящийся под правовой защитой
• Беременные или кормящие женщины

Для детей:

• Отказ законного представителя от участия ребенка
• Отказ ребенка (если позволяет возраст для понимания)

СБОР ДАННЫХ:

В ходе рутинной анестезиологической помощи без каких-либо вмешательств, специфичных для протокола, будут регистрироваться следующие данные:

Мониторинг ЭЭГ:

• Непрерывная многоканальная ЭЭГ с использованием монитора BIS (Биспектральный индекс)
• Непрерывная многоканальная ЭЭГ с использованием монитора SedLine
• Обработанные параметры (индекс BIS, спектральная граничная частота, индекс супрессии и др.)
• Исходные сигналы ЭЭГ, записанные в стандартном формате EDF

Синхронизированные клинические аннотации:

• Введение анестезиологических препаратов (препарат, доза, путь введения, время)
• Клинические события (интубация, хирургический разрез, пробуждение и др.)
• Гемодинамические параметры (частота сердечных сокращений, артериальное давление)
• Оценки уровня сознания (шкала RASS, клинические признаки)
• Интенсивность хирургической стимуляции
• Нежелательные явления

Характеристики пациентов:

• Демографические данные (возраст, пол, вес, рост, ИМТ)
• Анамнез и сопутствующие заболевания
• Сопутствующая медикаментозная терапия
• Классификация физического статуса по ASA
• Для детской когорты: диагноз РАС и его характеристики

Все записи ЭЭГ и многосигнальные файлы будут псевдонимизированы с использованием уникального идентификатора исследования перед анализом. Данные будут храниться на защищенных серверах в соответствии с требованиями GDPR.

ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ:

Выявить характеристики электроэнцефалографического (ЭЭГ) сигнала, которые значимо коррелируют с:

1. Фармакологическими параметрами: тип анестезиологического препарата, концентрация (расчетная концентрация в эффекторном компартменте), комбинации препаратов, фармакокинетические/фармакодинамические свойства
2. Клиническими параметрами: возраст пациента, сопутствующие заболевания, интенсивность хирургической стимуляции, изменения гемодинамики, характеристики пробуждения

Эти корреляции будут анализироваться отдельно для фаз индукции, поддержания и пробуждения общей анестезии, а также для процедурной седации.

ВТОРИЧНЫЕ ЦЕЛИ:

1. Разработать и валидировать прогностические модели с использованием алгоритмов машинного обучения для связи специфических характеристик ЭЭГ с глубиной анестезии и уровнем сознания
2. Сравнить спектральные и временные характеристики ЭЭГ между детской и взрослой популяциями в эквивалентных состояниях анестезии
3. Проанализировать дифференциальные эффекты широко используемых анестетиков (пропофол, севофлуран, десфлуран, ремифентанил) на многоканальные паттерны ЭЭГ
4. Исследовать специфические сигнатуры ЭЭГ и реакции на анестезию у детей с расстройством аутистического спектра по сравнению с типично развивающимися детьми
5. Охарактеризовать отличительные паттерны ЭЭГ во время процедурной седации по сравнению с общей анестезией
6. Оценить межиндивидуальную и внутрииндивидуальную вариабельность реакций ЭЭГ на анестетики
7. Оценить корреляцию между фронтальными паттернами ЭЭГ и клиническими признаками глубины анестезии

КОНЕЧНЫЕ ТОЧКИ:

Основная конечная точка:

Коэффициенты корреляции (Пирсона или Спирмена, в зависимости от ситуации) между выделенными характеристиками ЭЭГ (спектральная мощность в различных частотных диапазонах, когерентность, меры энтропии, паттерны вспышек-супрессий) и фармакологическими/клиническими переменными в различные фазы анестезии.

Вторичные конечные точки:

• Метрики производительности (чувствительность, специфичность, AUC) прогностических моделей для глубины анестезии
• Различия в спектральной плотности мощности ЭЭГ между возрастными группами
• Изменения паттернов ЭЭГ, связанные с конкретными анестетиками
• Различия в характеристиках ЭЭГ между детьми с РАС и без РАС
• Сравнение паттернов ЭЭГ между седацией и общей анестезией
• Компоненты дисперсии межиндивидуальной и внутрииндивидуальной вариабельности ЭЭГ

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ:

Объем выборки в 330 участников (110 на когорту) был рассчитан для обеспечения:

• Достаточной мощности (>80%) для обнаружения средних размеров эффекта (r≥0.3) в корреляционном анализе
• Достаточных наборов данных для обучения и валидации моделей машинного обучения
• Возможности проведения анализа подгрупп внутри детской когорты (РАС vs без РАС)

Будут применены современные методы обработки сигналов, включая:

• Быстрое преобразование Фурье для спектрального анализа
• Вейвлет-декомпозицию для время-частотного анализа
• Меры энтропии (спектральная энтропия, перестановочная энтропия)
• Анализ когерентности и связности
• Алгоритмы машинного обучения (случайные леса, метод опорных векторов, нейронные сети)

Статистический анализ будет использовать соответствующие параметрические или непараметрические тесты в зависимости от распределения данных. Коррекция на множественные сравнения будет применяться, когда это уместно (Бонферрони, FDR). Модели со смешанными эффектами будут учитывать повторные измерения внутри одного индивида.

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

• Период набора: 12 месяцев
• Участие отдельного пациента: приблизительно 1 месяц (интервал между предоперационной анестезиологической консультацией и хирургическим вмешательством/эндоскопией)
• Общая продолжительность исследования: 13 месяцев, включая анализ данных

ЭТИЧЕСКИЕ И РЕГУЛЯТОРНЫЕ АСПЕКТЫ:

Это неинтервенционное исследование не предполагает изменений стандартной клинической помощи, не несет дополнительного риска для участников и не включает экспериментальных вмешательств. Исследование было подано в Комитет по защите лиц (Comité de Protection des Personnes, CPP) для получения этического одобрения и будет зарегистрировано в ANSM. Участники (или родители для несовершеннолетних) получат письменную информацию и дадут согласие на обработку данных (не-возражение). Все управление данными соответствует требованиям GDPR (референтная методология MR-003).

ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ЗНАЧИМОСТЬ:

Это комплексное исследование предоставит богатые наборы данных о характеристиках сигнала ЭЭГ в различных анестезиологических контекстах и группах пациентов. Результаты могут привести к:

• Улучшению алгоритмов для мониторинга глубины анестезии в реальном времени
• Лучшему пониманию возрастных и нейроразвивающих различий в реакции на анестезию
• Оптимизации выбора анестетиков и стратегий дозирования
• Повышению безопасности за счет более точного мониторинга сознания
• Новым представлениям о нейрофизиологических механизмах анестезии
• Созданию основы для будущей разработки персонализированных подходов к анестезиологическому ведению

Чисто наблюдательный дизайн обеспечивает максимальную безопасность, одновременно генерируя клинически значимые данные для развития области нейромониторинга в анестезиологии.