術後せん妄の神経相関に関するコホート研究：接続性と遅波活動の役割

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Br J Anaesth.2020 07;125(1):55-66. S0007-0912(20)30209-9. doi: 10.1016/j.bja.2020.02.027.Epub 2020-06-01.

術後せん妄の神経相関に関するコホート研究：接続性と遅波活動の役割

Cohort study into the neural correlates of postoperative delirium: the role of connectivity and slow-wave activity.

Sean Tanabe
Rosaleena Mohanty
Heidi Lindroth
Cameron Casey
Tyler Ballweg
Zahra Farahbakhsh
Bryan Krause
Vivek Prabhakaran
Matthew I Banks
Robert D Sanders

PMID: 32499013 PMCID: PMC7339874. DOI: 10.1016/j.bja.2020.02.027.

抄録

背景:

せん妄は高齢者に頻繁に発症し、罹患率や死亡率を増加させるが、その病態は十分に理解されていない。ここでは、遅波活動(SWA)の増加により前頭頂部の接続性が破壊されるとせん妄が起こるという認知崩壊モデルを検証した。

BACKGROUND: Delirium frequently affects older patients, increasing morbidity and mortality; however, the pathogenesis is poorly understood. Herein, we tested the cognitive disintegration model, which proposes that a breakdown in frontoparietal connectivity, provoked by increased slow-wave activity (SWA), causes delirium.

方法:

我々は70人の手術患者を募集し、術前および術後の認知検査、脳波、血液バイオマーカー、術前MRIを受けた。因果関係の証拠を提供するためには、考えられるメカニズムがせん妄の診断で区別され、せん妄の重症度に比例して変化し、せん妄の前兆因子として知られている炎症と相関していなければならなかった。解析は必要に応じて重回帰補正（MC）で調整した。

METHODS: We recruited 70 surgical patients to have preoperative and postoperative cognitive testing, EEG, blood biomarkers, and preoperative MRI. To provide evidence for causality, any putative mechanism had to differentiate on the diagnosis of delirium; change proportionally to delirium severity; and correlate with a known precipitant for delirium, inflammation. Analyses were adjusted for multiple corrections (MCs) where appropriate.

結果:

術前に術後せん妄を起こした被験者では、術後せん妄を起こした被験者では、拡散テンソル画像上でアルファパワーが高く、アルファバンドの連結性が増加した（MC P＜0.05）が、構造的連結性は損なわれた（半径方向の拡散性の増加、MC P＜0.05）。これらの連結性の効果には相関関係があった（r=0.491; P=0.0012）。術後、前頭皮質上の局所的なSWAはせん妄を引き起こすには不十分であった。むしろ、せん妄は後頭頂と前頭前野のSWAの増加と関連しており、それに伴って機能的な接続性が低下していた。接続性の変化は、SWA（r=0.257；P<0.0001）、せん妄重症度評価（r=0.195；P<0.001）、インターロイキン10（r=0.152；P=0.008）、単球化学吸引性タンパク質1（r=0.253；P<0.001）と相関していた。

RESULTS: In the preoperative period, subjects who subsequently incurred postoperative delirium had higher alpha power, increased alpha band connectivity (MC P<0.05), but impaired structural connectivity (increased radial diffusivity; MC P<0.05) on diffusion tensor imaging. These connectivity effects were correlated (r=0.491; P=0.0012). Postoperatively, local SWA over frontal cortex was insufficient to cause delirium. Rather, delirium was associated with increased SWA involving occipitoparietal and frontal cortex, with an accompanying breakdown in functional connectivity. Changes in connectivity correlated with SWA (r=0.257; P<0.0001), delirium severity rating (r=0.195; P<0.001), interleukin 10 (r=0.152; P=0.008), and monocyte chemoattractant protein 1 (r=0.253; P<0.001).

結論:

前頭部のSWAは術後のすべての患者にみられるが、SWAが後脳領域にまで進行するとせん妄が生じ、ほとんどの患者で接続性の低下がみられる。SWAと連結性を修飾することは、せん妄の新しい治療法となる可能性がある。

CONCLUSIONS: Whilst frontal SWA occurs in all postoperative patients, delirium results when SWA progresses to involve posterior brain regions, with an associated reduction in connectivity in most subjects. Modifying SWA and connectivity may offer a novel therapeutic approach for delirium.

臨床試験登録:

NCT03124303, NCT02926417.

CLINICAL TRIAL REGISTRATION: NCT03124303, NCT02926417.