Braindex Cerebral Tissue Oxygen Saturation (SctO2) Mätalgoritm Bedömning och förbättring (POC-SctO2)

SPONSOR BRAINDEX sas Parc Eurasanté 12 avenue Pierre Mauroy 59120 Loos

UTREDNINGSKOORDINATOR 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, ​​Frankrike

TITEL In vivo optimeringsstudie av algoritmen för mätning av cerebral vävnads syremättnad (SctO2) av Braindex jämfört med ett blandat referensvärde för jugular venös och systemisk artärmättnad under bevisad förlust av cerebral autoreglering.

ID-RCB-NUMMER 2022-A02770-43

MOTIVERING / BAKGRUND Incidensen av postoperativ kognitiv funktionsnedsättning (POCD) vid hjärtkirurgi är i storleksordningen 30-50%. Förlust av cerebral autoreglering är en faktor i POCD och kognitiv försämring. Cerebral nära-infraröd oximetri (NIRS), ett kommersiellt tillgängligt icke-invasivt övervakningssystem, syftar till att upptäcka och begränsa förlusten av cerebral autoreglering under intraoperativ hemodynamisk instabilitet.

NIRS mäter för närvarande cerebral vävnads syremättnad (SctO2) över en fläckig vävnadsvolym och motsvarar blodprovstagning som omfattar arteriella, venösa och kapillära komponenter.

Prestandan hos cerebral oximetriutrustning som för närvarande finns på marknaden har kliniskt validerats i begränsad omfattning, ofta hos friska frivilliga utan samsjuklighet, eller i kardiovaskulära situationer (hypoxemi-tester) utanför något kirurgiskt ingrepp. För ett antal enheter har testresultaten extrapolerats och marknadsförts utan någon egentlig klinisk validering per procedur och utan att man fullt ut kunnat hävda korrelationen mellan en verklig förlust av cerebral autoreglering, vilket är svårt att bekräfta, och fallet i SctO2 . Utöver klinisk validering uppvisar de olika enheterna ett antal begränsningar och tekniska brister, särskilt en begränsad samplingszon, ett lågt antal sändare och mottagare och variabel signalbehandlingsalgoritmkvalitet. Alla dessa faktorer kan förklara de blandade resultaten av nyare kliniska metaanalyser om fördelarna med denna teknik.

BRAINDEX-sensorn erbjuder fördelen med en optisk bildkamera utrustad med 60 lysdioder som avger 6 våglängder (660, 730, 780, 810, 850 och 900 nm) och 28 fotodioder (optiska sensorer). Denna uppsättning optoder översätts till en mätning av 420 optiska vektorer per hjärnhalva, vilket förbättrar upplösningen av hjärnsyresättningsmätning och antalet analyszoner jämfört med nuvarande enheter på marknaden.

Inledande effektivitetstester har redan utförts i silico med hjälp av simuleringsmodeller och på en testbänk. Vi vill nu optimera och kalibrera signalanalysalgoritmen för att mäta cerebral vävnads syremättnad (SctO2) in vivo, i ett sammanhang med bevisad förlust av cerebral autoreglering, och jämföra den med ett blandat värde av jugulär venös och systemisk artärmättnad, en vanlig godkänd referens.

I denna mening erbjuder perkutan aortaklaffsersättning eller TAVI (Sapiens valve, Edwards) den avgörande fördelen att generera ett standardiserat och perfekt reproducerbart cirkulationsstopp, vilket leder till en planerad förlust av cerebral autoreglering, under hela varaktigheten av aortaklaffens ocklusion av klaffen. ballong.

Syftet med forskningen är att optimera Braindex-algoritmen in vivo under TAVI-proceduren, och i synnerhet under förlusten av cerebral autoreglering kopplad till cirkulationsstopp som systematiskt induceras av ventilutbyggnad. Denna studie kommer också att förlita sig på mätning av jugular venös syremättnad (SvjO2) och arteriell syremättnad (SaO2), som är referensmätningarna för de tidigare enheterna.

MÅL Det primära syftet med denna forskning är att optimera en algoritm för att uppskatta SctO2 (SctO2Exp.), in vivo, hos patienter som är schemalagda för en femoral TAVI-procedur och som systematiskt utsätts för en period av förlust av cerebral autoreglering under utplacering av den perkutana aortaklaffen.

Sekundära mål är:

• För att utvärdera kvaliteten på EEG-signaler (elektroencefalogram) från elektroder i BRAINDEX-sensorn,
• Utvärdera möjligheten att beräkna ANI (Analgesia Nociception Index) från PPG-signaler (fotopletysmografi) erhållna med BRAINDEX-sensorn
• Studera den tekniska prestandan hos BRAINDEX-sensorn.

FORSKNINGSSCHEMA Detta är en explorativ, prospektiv, interventionell, öppen klinisk undersökning som syftar till att utveckla och optimera algoritmen för att uppskatta SctO2Exp.

INKLUSIONSKRITERIER

• Patient, man eller kvinna, över 18 år
• Patient som genomgår perkutant aortaklaffersättning med aortaklaffballong (Edwards Sapien valve) under enkel sedering med remifentanil i AIVOC, med spontan ventilation
• Patient ansluten till eller berättigad till ett socialförsäkringssystem
• Patient som har fått skriftlig och informerad information om studien och har undertecknat ett fritt och informerat samtycke att delta i studien.

ICKE-INKLUSIONSKRITERIER

• Akut operation
• Patient som väger mindre än 40 kg
• Patient med en historia av ischemisk stroke
• Patient med kontraindikation för kateterisering artärkatetrar
• Patient med kontraindikation mot Braindex-enheten
• Skyddad patient: vuxen under förmynderskap, kurator eller annat rättsligt skydd frihetsberövad genom rättsligt eller administrativt beslut
• Gravida, förlossande eller ammande kvinnor
• Patient inlagd på sjukhus utan samtycke

FORSKNINGSPROCEDUR Forskningsproceduren består i att optimera Braindex-algoritmen för mätning av SctO2Exp in vivo före, under och efter en bevisad förlust av cerebral autoreglering kopplad till cirkulationsstillestånd programmerat genom perkutant aortaklaff-utplacering via transvalvulär ballong, på en kraftig patient som sederats med IVCAmifentanil .

Kontinuerlig mätning av SvjO2, den vanliga referensmätningen för kommersiellt tillgängliga enheter, kommer att utföras genom att implantera en optisk fiber (CEVOX,PULSIONMedicalSystemsSEHans-Riedl-Str.17 85622 Feldkirchen Tyskland) genom en inre halskateter, förutom den konventionella externa elektrosystoliska drivkatetern. Följande parametrar kommer att registreras varannan sekund: invasivt blodtryck (systoliskt, medelvärde och diastoliskt), hjärtfrekvens, SaO2 på pulsvågen. SvjO2 kommer att registreras kontinuerligt under hela implantationsproceduren. Tidpunkterna då det kirurgiska snittet börjar, uppkomsten av sinustakykardi (överdrivning) inducerad av extern elektrosystolisk stimulering, starten av uppblåsning av den intraavalvulära aortaballongen, maximal ballongocklusion, slutet av fullständig ballongtömning, slutet av stimulering och slutet av hudens stängning kommer att registreras.

Jugulär venös och arteriell gasometri (1 ml per prov) kommer att tas för att utföra initial kalibrering av CEVOX-fibern i början av proceduren (hudsnitt), sedan före överkörning, sedan när överkörning stoppas och slutligen i slutet av hudens stängning , för att säkerställa att det inte finns någon härledning av det uppskattade kontinuerliga värdet av CEVOX-fibern.

TILLÄGGLIG HANDLING Placering av CEVOX-sonden för kontinuerlig SvjO2-övervakning kommer att utföras under lokalbedövning, förutom remifentanilsedation, under ultraljudsledning.

Installation av BRAINDEX icke-invasiv pannsensor.

EVALUTIONSKRITERIE

Primära slutpunkter:

• NIRS-signaler (Near-infrared Spectroscopy) inspelade via BRAINDEX-sensorn för att optimera algoritmen
• SctO2Exp-värde erhållet från halsmätning för att optimera algoritmen.

Sekundära slutpunkter:

• EEG-signaler inspelade via BRAINDEX-sensor och treaxlig accelerationsinformation via accelerometer
• PPG-signaler (fotopletysmokardiografi) via BRAINDEX-sensor och ANI-signaler via ANIv2-monitor
• Sensordrift, optodlossning, elektrodlossning

STUDIENS STORLEK Eftersom detta är en explorativ studie kunde ingen statistisk hypotes definieras. Eftersom huvudsyftet med studien är att optimera en in vivo-algoritm för att uppskatta SctO2Exp, är det viktigt att få ett prov som är representativt för mångfalden av hemodynamiska situationer som observerats under TAVI-procedurer, vilket erbjuder fördelen av att vara mycket standardiserad och reproducerbar. Inkluderingen av 40 patienter bör göra det möjligt för oss att uppnå denna mångfald. Inkluderingen av 40 patienter bör göra det möjligt för oss att uppnå denna mångfald.

AVSEDD ANTAL CENTRA Ett center: Institut de Perfusion, de Réanimation et d'Anesthésie de Chirurgie Cardiaque Paris Sud (IPRA) vid Hôpital Privé Jacques Cartier (Massy).

FORSKNINGENS VARAKTIGHET

• Inklusionsperiodens längd: 10 månader (förväntat startdatum för IC: 2023-03-01)
• Varaktighet för varje deltagares deltagande: varaktigheten av det kirurgiska ingreppet med uppföljning av biverkningar under de 24 postoperativa timmarna.
• Total forskningslängd: 10 månader och 24 timmar (förväntat slut på CI: 05/01/2024).

STATISTISK ANALYS AV DATA Analyser kommer att utföras på alla inkluderade patienter. Huvudanalys NIRS-signaler som samlats in under hela operativa perioden av TAVI-proceduren kommer att användas för att utveckla algoritmen för att beräkna SctO2Exp.

Rådata kommer att försvagas med hjälp av ett smör värt 0,05 Hz order 6 lågpassfilter och subtraherande potentiella artefakter, extern ljusinterferens och högfrekvent störning (fysiologisk och orsakad av den elektromagnetiska miljön). Den regionala syrekoncentrationen SctO2Exp kommer sedan att beräknas med hjälp av den modifierade Beer-Lambert-lagen, uttryckt med ekvationen nedan, på alla optiska vektorer. För att optimera den erhållna algoritmen kommer de sålunda uppskattade koncentrationerna, SctO2Exp, att jämföras med referensmätningen , SctO2Ref (uppskattad vara lika med 25 % SaO2 och 75 % SvjO2), och kommer att användas för att gruppera samman de avstånd och vektorer som krävs för en mer exakt uppskattning av syremättnad.

Sekundär analys

Utvärdering av EEG-signalkvalitet:

- EEG-signalkvalitet inför fysiologiska och miljömässiga artefakter miljöartefakter associerade med TAVI-proceduren (patienthantering, elektromagnetisk miljö, etc.), kommer att bedömas genom att beräkna ett signal-brusförhållande definierat av effekttätheten i spektralen band av intresse (0,1 - 4hz) dividerat med det återstående spektrala innehållet och signalmättnadsindikatorerna (anses som mättade om de är större än ±200mV). Andelen mättad ratio kommer att beskrivas. - Signalvariationer i relation till frivilliga eller ofrivilliga rörelser av patientens huvud mätt längs 3 axlar kommer att beräknas. En variation på mer än 0,5 g i någon axel kommer att betraktas som en huvudrörelse (frivillig eller ofrivillig). Andelen variation över 0,5 g kommer att beskrivas.

Bedömning av möjligheten att beräkna ANI:

- PPG-signalerna som registreras av BRAINDEX-sensorn kommer att användas för att beräkna ANI. Överensstämmelsen mellan ANI som erhålls från PPG-signalerna via BRAINDEX-sensorn och ANI som erhålls från ANIv2-monitorn kommer att bedömas med hjälp av intraklasskorrelationskoefficienten (ICC) och den grafiska metoden för Bland och Altman. ICC och dess 95 % konfidensintervall kommer att bestämmas med hjälp av en slumpmässig tvåfaktorsanalys av varians, patient och metod.

Studera den tekniska prestandan hos BRAINDEX-sensorn:

• Drifttillförlitligheten för BRAINDEX-sensorn kommer att bedömas med hjälp av en loggfil som indikerar potentiell onormal drift av systemet
• Identifieringen av optodlossning under mätning kommer att utvärderas genom att uppskatta variansen av omgivande brus med dioder avstängda
• Indikationen på att elektrod lossnar under mätning kommer att utvärderas genom att uppskatta impedansen för elektroderna av insamlingskomponenten

FÖRVÄNTADE FÖRDELAR De förväntade effekterna av denna forskning är att optimera BRAINDEX-sensorns SctO2Exp-beräkningsalgoritm in vivo, under faktiska patienthanteringsförhållanden, i bevisade situationer med förlust av cerebral autoreglering.