L’impact du monitorage neurologique dans la prise en charge pharmacologique des patients dans un contexte de chirurgie cardiaque

Abstract

Contexte. L’utilisation du monitorage neurologique dans un contexte de chirurgie cardiaque n’est pas considérée obligatoire. L’absence d’un consensus concernant l’efficacité et la perception que ces moniteurs ne sont pas fiables ou difficiles à interpréter demeurent les principales raisons pour lesquelles le monitorage de l’activité cérébrale n’est pas une pratique courante dans un contexte d’anesthésie cardiaque. Par contre, l’utilisation de l’électroencéphalogramme simplifié, de la spectroscopie par proche infrarouge et du Doppler transcrânien permet d’obtenir des informations complémentaires sur la fonction cérébrale et par le fait même, optimiser la prise en charge des patients. Actuellement, l’électroencéphalogramme simplifié est utilisé, afin de diminuer la quantité d’agents anesthésiques administrés au patient et par le fait même diminuer le temps d’éveil après la chirurgie, en plus d’éviter l’éveil du patient durant la procédure. La spectroscopie par proche infrarouge et le Doppler transcrânien permettent d’obtenir de l’information sur la perfusion cérébrale. Aussi, le Doppler transcrânien détecte la charge embolique au niveau du cerveau. Le programme de recherche de cette thèse vise à souligner l’importance et la pertinence du monitorage neurologique par le biais de l’électroencéphalogramme simplifié, de la spectroscopie par proche infrarouge et du Doppler transcrânien ainsi que le potentiel clinique de la combinaison de ces technologies, dans la prise en charge des patients. Les hypothèses de cette thèse sont les suivantes : 1) l’utilisation d’une anesthésie guidée par l’électroencéphalogramme simplifié permet de limiter l’instabilité hémodynamique des patients, lors du sevrage de la circulation extracorporelle et de diminuer la quantité d’agents vasoactifs et inotropiques administrés aux patients, lors de leur arrivée aux soins intensifs; 2) une charge embolique élevée pendant la procédure cardiaque augmente l’instabilité hémodynamique des patients, lors du sevrage de la circulation extracorporelle et; 3) le temps passé avec une désaturation cérébrale combinée à une altération concomitante de l’activité électrique du cerveau augmenterait la survenue de délirium, en plus d’augmenter le temps de dysfonctionnement organique, en période postopératoire. Résultats principaux. Le programme de recherche de cette thèse comprend 3 études distinctes, soit 2 études de cohortes rétrospectives et une étude de cohorte prospective, totalisant 572 patients pour qui les données cliniques ont été analysées. Dans un premier temps, nous avons démontré que l’utilisation d’une anesthésie guidée par l’électroencéphalogramme simplifié est associée à une réduction des agents vasoactifs et inotropiques dès l'arrivée du patient aux soins intensifs. Par contre, aucune association n’a été observée entre l’utilisation de ce dispositif et une réduction de l’instabilité hémodynamique lors du sevrage de la circulation extracorporelle. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que la présence d’une charge embolique élevée pendant la procédure cardiaque augmente l’instabilité hémodynamique des patients, lors du sevrage de la circulation extracorporelle, comparativement aux patients disposant d’une charge embolique plus faible. Autrement dit, les patients chez qui nous détectons une quantité importante d’embolies cérébrale à l’aide du Doppler transcrânien recevront un support pharmacologique important, lors du sevrage de la circulation extracorporelle. Pour terminer, nous avons identifié que 94,5% des patients subissant une chirurgie cardiaque vont présenter une altération de l’activité électrique du cerveau sans désaturation cérébrale (indice d’état du patient < 25 et/ou burst suppression > 0%), pendant plus d’une minute, dans un contexte intraopératoire. Le temps passé avec une désaturation cérébrale combinée à une altération concomitante de l’activité électrique du cerveau (indice d’état du patient > 50 et burst suppression = 0%), le temps passé avec une désaturation cérébrale combinée à une activité électrique normale et le temps passé avec une saturation cérébrale normale combinée à une altération concomitante de l’activité électrique du cerveau (indice d’état du patient < 25 et/ou burst suppression > 0%) augmentent le risque de délirium. Le temps passé avec une désaturation cérébrale combinée à une altération de l’activité électrique du cerveau (indice d’état du patient < 25 et/ou burst suppression > 0%) augmente le temps de dysfonctionnement organique, en période postopératoire. Conclusion. Dans un contexte de chirurgie cardiaque, l’utilisation de l’électroencéphalogramme simplifié, de la spectroscopie par proche infrarouge et du Doppler transcrânien permet d'améliorer notre capacité à détecter la survenue d’instabilité hémodynamique, lors du sevrage de la circulation extracorporelle. Aussi, l’utilisation combinée de ces modalités permet de prédire la survenue de certaines complications en période postopératoire, tel que le délirium et un temps de dysfonctionnement organique prolongé. Backgrounds. Brain monitoring is currently not considered mandatory during cardiac surgery. The lack of consistent evidence of effectiveness and the perception that current monitors of brain activity are not reliable or easy to interpret are the main reasons why brain activity monitoring is not used in standard practice. However, the use of processed electroencephalography, near-infrared spectroscopy and transcranial Doppler can provide additional information on brain function, thereby optimizing patient management. Nowadays, processed electroencephalography is used to reduce time to awakening and overall anesthetic consumption and to decrease the incidence of awareness by the detection of inadequate anesthesia. Near-infrared spectroscopy and transcranial Doppler provide information regarding cerebral perfusion. Transcranial Doppler can also be used to detect and monitor embolic material in the cerebral circulation. The research program of this thesis aims to highlight the importance and relevance of neurological monitoring using processed electroencephalography, near-infrared spectroscopy and transcranial Doppler, as well as the potential of combining these technologies to optimize patient management during cardiac surgery. The hypotheses of this thesis are the following: 1) adapting the dose of anesthetic agents by using processed electroencephalography guided anesthesia during cardiac surgery will decrease the use of inotropes to achieve successful cardiopulmonary bypass separation and will reduce postoperative inotropic and vasoactive drug requirements in the intensive care unit; 2) a greater embolic load material is associated with more hemodynamic instability during cardiopulmonary bypass separation and; 3) the presence of brain desaturation combined with a concomitant variation in brain electrical activity could predispose to delirium and increase the time of postoperative organ dysfunction, in the postoperative period. Main results. The work comprised in this thesis consists of 3 studies, 2 retrospective cohort studies and one prospective cohort study, totalling 572 patients for whom clinical data were analyzed. The first study demonstrated that the use of processed electroencephalography guided anesthesia is associated with a reduction in vasoactive and inotropic agents as soon as the patient is admitted in the intensive care unit. However, no association was observed between the use of this device and a reduction in hemodynamic instability during weaning from cardiopulmonary bypass. Secondly, we have demonstrated that the presence of a high embolic load during the cardiac procedure increases patients’ hemodynamic instability during cardiopulmonary bypass separation compared to patients with a lower embolic load. In other words, patients in whom we detect a significant amount of cerebral embolism using transcranial Doppler will receive greater pharmacological support when weaning from cardiopulmonary bypass. Finally, we have identified that 94,5% of patients undergoing cardiac surgery spent more than 1 minute with a variation of electrical brain activity (patient state index < 25 and/or burst suppression ratio > 0%) without cerebral desaturation, in the operating room. Time spent with cerebral desaturation combined with a concomitant variation in electrical brain activity (patient state index > 50 and burst suppression ratio = 0%), time spent with cerebral desaturation combined with normal brain electrical activity, and time spent with normal cerebral saturation combined with a concomitant variation of electrical brain activity (patient state index < 25 and/or burst suppression ratio > 0%) increases the risk of delirium. Time spent with cerebral desaturation combined with a concomitant variation of brain electrical activity (patient state index < 25 and/or burst suppression ratio > 0%) increases the time of postoperative organ dysfunction, in the postoperative period. Conclusions. In the context of cardiac surgery, the use of processed electroencephalography, near-infrared spectroscopy and transcranial Doppler improves our ability to detect the occurrence of hemodynamic instability during cardiopulmonary bypass separation. Also, the combined use of these modalities enables us to predict the incidence of certain complications in the postoperative period, such as delirium and an increased time of postoperative organ dysfunction.