Disegno sperimentale

Si tratta di uno studio di fase II, controllato, randomizzato, gruppi paralleli, in doppio cieco, monocentrico, approvato dal Comitato Etico Area Vasta Nord Ovest, sezione autonoma del Comitato Etico Regionale per la Sperimentazione Clinica dei Medicinali (CESM).

I materiali d’uso sono forniti da dalla ditta Medigas Siad, via Edison 6, Assago (Milano). Lo studio si svolge nella prima fase in Pronto Soccorso, dove avvengono la somministrazione e le prime valutazioni, e successivamente nei reparti di degenza. All’arrivo in PS i pazienti che rispettano i criteri di inclusione vengono assegnati ad uno o all’altro braccio, previa firma del consenso informato, secondo uno schema di randomizzazione approvato dal C.E.

Le bombole contengono per il 40% ossigeno e per il 60% xenon o azoto. Una bombola contiene 100 litri ed è provvista di uno speciale erogatore e di un’apposita maschera con reservoir munita di un tubicino che consente di pescare lo xenon, il quale essendo pesante tende a depositarsi sul fondo, in modo da mantenere una miscela omogenea.

Il paziente, giunto al Pronto Soccorso, viene valutato al triage, dove si provvede ad assegnare un codice di priorità, e infine accede alla sala visita (o alla shock room se grave).

Se dalla visita risulta un deficit in atto si procede alla valutazione dell’eleggibilità.

Criteri di inclusione:

 Diagnosi confermata di ictus cerebri (senza distinzioni di sesso)

 Cincinnati Prehospital Stroke Scale (CPSS) con almeno un criterio positivo

 Età ≥ 18 anni

 NIHSS > 1

 Punteggio alla Glasgow Coma Scale (GCS) totalizzato al momento del soccorso ≥ 4

 Consenso informato da parte del paziente in grado di intendere e di volere

Criteri di esclusione:

 Certa o presunta gravidanza.

 Pregressa disabilità determinata da una menomazione sia cognitiva che a carico dell’apparato locomotore o degli organi di senso nota al momento del soccorso.

 Punteggio alla GCS < 4.

 Età < 18 anni.

 Assenza di consenso informato.

Criteri di uscita:

 Ritiro del consenso informato, in qualsiasi momento, da parte dell'avente diritto Saranno esclusi anche i pazienti che, in base ad anamnesi ed esame obiettivo, mostrano deficit correlabili a epilessia, emicrania, demenza, patologie psichiatriche e altre patologie che possono simulare un ictus.

Se il paziente risponde ai requisiti, gli viene proposto il trattamento, avendo cura di informarlo in ogni aspetto e solo se fornisce il consenso, firmando l’apposito modulo, si

procede con la somministrazione, secondo randomizzazione, ad un flusso di 7-10 l/min in respiro spontaneo, in modo da terminare completamente la bombola in 10-14 minuti. Si procede alla compilazione delle apposite schede, contrassegnate da colori diversi per facilitare il riconoscimento: una scheda blu, in cui si riportano dati anamnestici, risultato TAC, NIHSS, viene compilata dal personale in Pronto Soccorso e archiviata insieme ad una copia del consenso.

Al momento della dimissione dal Pronto Soccorso, viene allegata alla documentazione una scheda verde, che dovrà essere compilata dal personale del reparto accettante, il consenso firmato e una lettera per il medico di reparto contenente il materiale informativo riguardo allo studio. Tale scheda, contenente le valutazioni NIHSS a 24 ore, 7 giorni e 1 mese, saranno ritirate al momento della dimissione dall’ospedale.

La valutazione a 3 mesi verrà eseguita da neurologi che collaborano con il presente studio e risultati saranno trasmessi e trascritti in apposite schede rosa.

4.1.1 Obiettivi primari

L’obiettivo primario è determinare se esiste una differenza statisticamente significativa tra il gruppo sperimentale e il gruppo di controllo in termini di disabilità e compromissione funzionale sul lungo periodo. La stima si basa sulla modified Rankin Scale valutata a 3 mesi dall’evento, in particolare:

 mRS a 7 categorie nominali

 mRS dicotomizzata, che sintetizza le 7 categorie in due soltanto che corrispondono a esito non disabilitante se il punteggio e minore di 1, oppure esito debilitante se maggiore di 1

 mRS corretta per il punteggio NIHSS del singolo paziente.

A questi punteggi si associano altri due parametri, cioè sede e territori di lesione alla TAC. La mRS131 offre una stima dell’impatto della lesione sulla vita quotidiana,

131

Banks JL, Marotta CA, Outcomes Validity and Reliability of the Modified Rankin Scale: Implications for Stroke Clinical Trials: A Literature Review and Synthesis, Stroke. 2007 Mar;38(3):1091-6

partendo dal presupposto che dopo 3 mesi i fenomeni evolutivi dell’ictus siano completati.

4.1.2 Obiettivi secondari

Si collocano nel breve termine e riguardano due grandi aspetti: benefici per la salute del paziente e benefici di ordine economico.

Si valuta innanzitutto la progressione del NIHSS132 nel paziente al tempo 0, a 24 ore, a 7 giorni e a 1 mese dall’evento, annotando eventuali trattamenti, risultati TAC, sedi di lesione, giorni dalla mobilizzazione e dall’inizio della fisioterapia.

L’analisi dei risultati Tac consente non solo di classificare l’ictus come ischemico o emorragico, ma anche di definire una correlazione, se esiste, tra il grado di risposta al trattamento e la sede di lesione.

4.1.3 Analisi statistica

La differenza attesa è pari al 10%, che corrisponde a esito non disabilitante nel gruppo sperimentale pari al 35%. Poiché si richiede un test di significatività bilaterale al 5% ed una potenza dell’80%, si richiede un campione di 698 pazienti, equamente divisi in 349 nel gruppo sperimentale e 349 nel gruppo di controllo. La significatività della differenza nell’outcome principale (mRS dicotomizzata) sarà valutata mediante test del Chi quadrato, mentre per confrontare la mRS a 7 categorie si ricorrerà al test t.

Nella valutazione degli obiettivi secondari, NIHSS a 24 ore, 7 giorni, 1 mese e numero di giorni di degenza sarà utilizzato il test t.

Infine sarà effettuata un’analisi di regressione logistica volta a verificare quali siano le variabili predittive di un outcome favorevole alla mRS dicotomizzata: a questo scopo il punteggio mRS a due categorie costituirà la variabile dipendente, mentre le caratteristiche socio demografiche, le abitudini voluttuarie, i dati anamnestici, il

132

Jain A, Van Houten D, Sheikh L, Retrospective Study on National Institutes of Health Stroke Scale as a Predictor of Patient Recovery After Stroke, Journal of Cardiovascular Nursing, 2014, Vol. 00, No. 0, pp 00Y00

trattamento, le valutazioni cliniche e radiografiche codificate saranno impiegate come variabili esplicative.

Lo studio ha una durata di 3 anni e si considererà concluso quando l’ultimo paziente avrà eseguito il controllo a 3 mesi.

4.2 Risultati

Lo studio è ancora in corso e al momento dell’analisi dei dati il campione, raccolto nell’arco di 9 mesi, è composto da 32 pazienti, di cui due sono stati esclusi per diagnosi non confermata e un paziente dimesso con diagnosi di TIA. Tre pazienti sono deceduti nel periodo di osservazione.

I dati che presentiamo fanno riferimento ad un campione di 30 soggetti, di cui 15 maschi e 15 femmine, di età compresa tra 44 e 89 anni.

La popolazione anziana è la più colpita, in particolare nella fascia 71-80 anni (37%), seguita dagli ultraottantenni (23%), dalla fascia 61-70 anni (20%) e 51-60 anni (17%). Molto più rari gli eventi sotto i 50 anni (3%).

Al momento la distribuzione per genere si discosta dalla popolazione reale, poiché nel campione si contano maschi e femmine in egual misura, con un’età media di 73 anni per le donne e 72 anni per gli uomini. I deficit lievi si presentano ad un’età media di 71 anni e interessano più i maschi delle femmine, mentre i deficit gravi compaiono a 69 anni e con maggior frequenza nelle femmine; l’esordio dei deficit moderati è in media a 77 anni, senza preferenze di genere.

Dall’esame dei fattori di rischio risulta che, su 30 pazienti, 11 erano fumatori o ex fumatori (37%), 11 ipertesi (37%), 7 diabetici (23%), 11 avevano problemi cardiaci (37%), di cui tre con fibrillazione atriale. Altri fattori sono stati presi in considerazione e si sono riscontrati in anamnesi con le frequenze esposte in figura 2.

< 50 anni 3% 51-60 anni 17% 61-70 anni 20% 71-80 anni 37% > 80 anni 23%

11 3 11 7 8 3 1 3 2 18 27 18 29 27 28 27 22 23 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% fumo precedenti ictus ipertensione diabete cardiopatie FA insufficienza respiratoria insufficienza renale insufficienza epatica

Affetto Non affetto

Figura 2 – Associazione con i fattori di rischio. All’interno delle righe è indicato il numero di pazienti

affetti e non affetti.

0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Fascia oraria N . pa zi ent i

Figura 3 - Distribuzione dell’arrivo in PS per fascia oraria

La registrazione dell’ora di arrivo in Pronto Soccorso evidenzia un picco di accessi nella tarda mattinata e nel primo pomeriggio, un dato che se confermato potrebbe essere utile in termini di organizzazione interna delle strutture sanitarie. L’ora di arrivo raramente coincide con l’ora di esordio poiché, come discusso nel capitolo 2, i pazienti non si accorgono subito del disturbo o lo sottovalutano, ritardando la diagnosi di un tempo

variabile; nel campione questo dato è già filtrato, perché per motivi di selezione i pazienti con ritardo superiore alle 12 ore vengono esclusi, quindi rimangono i pazienti che arrivano in tempo utile, ecco perché più del 70% dei pazienti studiati mostra un ritardo inferiore alle 4 ore, e più del 45% si presenta entro un’ora dall’esordio.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0,25 0,5 1 1,5 2 2,5 3 4 5 12 Ore N . pa zi ent i

Figura 4 – Distribuzione del ritardo tra esordio dei sintomi e arrivo in PS. Si noti che 0,25 indica un

ritardo di 15 minuti, 0,5 un ritardo di 30 minuti, 1 un ritardo di un’ora e così via.

Tenendo conto della randomizzazione, al momento dell’analisi si contano 19 pazienti nel braccio sperimentale, che hanno ricevuto xenon, e 11 pazienti nel braccio di controllo, che hanno ricevuto azoto.

I pazienti vengono valutati applicando la NIH Stroke Scale e in base al punteggio all’accesso (tempo 0), vengono divisi in 3 categorie:

 NIHSS 1-7: deficit lievi

 NIHSS 8-14: deficit moderati

 NIHSS >15: deficit gravi

al fine di valutare in maniera più corretta le

variazioni di punteggio dei pazienti ed evitare di mettere sullo stesso piano chi torna a Lieve; 15

Moderato; 7 Grave; 8

Figura 5 – Distribuzione per gravità del deficit

un quadro normale, ad esempio, dopo una lieve deviazione della rima buccale e chi recupera molti punti a partire dal deficit completo di un emilato senza tuttavia raggiungere NIHSS=0.

Gruppo xenon

19 pazienti Normale Deficit lievi Deficit moderati Deficit gravi Totale

NIHSS arrivo 0 11 5 3 19

NIHSS 24 h 1 12 3 2 18

NIHSS 7 gg 3 12 0 3 18

NIHSS 30 gg 8 3 0 1 12

NIHSS 3 mesi 7 2 0 0 9

Tabella 1 - Gruppo xenon: numero dei rilievi distribuito per entità del deficit nei diversi momenti di

rilevamento

Gruppo controllo 11 pazienti

Normale Deficit lievi Deficit moderati Deficit gravi Totale

NIHSS arrivo 0 4 2 5 11

NIHSS 24 h 0 5 2 2 9

NIHSS 7 gg 1 4 2 2 9

NIHSS 30 gg 3 1 1 1 6

NIHSS 3 mesi 2 2 1 0 5

Tabella 2 - Gruppo di controllo: numero dei rilievi distribuito per entità del deficit nei diversi momenti di

rilevamento

Nel campione esaminato le forme lievi sono nettamente più frequenti, contribuendo per il 50%, mentre la restante parte è occupata in maniera piuttosto equa dalle forme medie e gravi.

Le tabelle fanno riferimento alla distribuzione dei pazienti secondo gravità nei diversi momenti di rilevamento. Come si può notare, la popolazione totale è variabile a causa del fatto che alcuni pazienti devono completare il periodo di osservazione, perciò fino a sette giorni i dati sono quasi completi, mentre a 30 giorni si contano solo 18 casi, che scendono a 14 casi a 3 mesi.

I dati a disposizione sono stati elaborati in modo da rimanere più fedeli alla casistica, senza estrapolare dati non appropriati.

L’analisi trova in partenza due grossi limiti: la numerosità del braccio xenon è quasi il doppio del braccio di controllo, pur assegnando i pazienti secondo randomizzazione, e la distribuzione per gravità, poiché nel gruppo sperimentale sono maggiormente rappresentati i deficit lievi (58%) mentre nel controllo prevalgono forme medio-gravi (64%).

Andamento NIHSS: gruppo di controllo

0 5 10 15 20 25 paz 8 17 15 15 15 9 paz 9 20 6 2 0 0 paz 12 24 9 2 paz 13 15 15 8 5 5 paz 14 5 2 0 0 0 paz 16 18 paz 17 11 paz 22 3 6 8 6 6 paz 28 12 10 9 6 paz 29 6 2 2 paz 31 4 2 1

NIHSS all'arrivo in PS NIHSS a 24 ore NIHSS a 7 giorni NIHSS a 30 gg NIHSS 3 mesi

Figura 6 – Andamento del punteggio NIHSS per singolo paziente nel gruppo di controllo.

L’obiettivo di questo lavoro è osservare il decorso a medio termine, cioè a 30 giorni dell’evento, al fine di verificare se i pazienti trattati con xenon hanno un vantaggio rispetto coloro che non lo ricevono e se l’andamento presenta caratteristiche particolari. In entrambi i gruppi si apprezza una tendenza al miglioramento a medio-lungo termine, ad eccezione di un paziente del gruppo di controllo sottoposto a fibrinolisi, il cui score

aumenta dopo 24 ore, e tre pazienti esposti a xenon, di cui una recidiva a tre mesi e due decessi (figure 6 e 7).

Andame nto NIHSS: gruppo xe non

0 5 10 15 20 25 paz 1 2 2 1 0 0 paz 2 1 2 2 0 0 paz 4 3 2 0 0 0 paz 5 2 2 2 1 paz 6 3 4 4 paz 7 2 3 7 paz 10 11 3 2 0 0 paz 11 2 2 1 1 0 paz 15 16 paz 19 10 8 5 5 5 paz 20 2 2 0 0 7 paz 21 2 2 1 0 0 paz 23 3 0 0 0 0 paz 24 8 8 17 paz 25 2 2 1 0 paz 26 19 8 3 paz 27 21 21 21 16 paz 30 14 15 13 paz 32 10 4 2

NIHSS all'arrivo in PS NIHSS a 24 ore NIHSS a 7 giorni NIHSS a 30 gg NIHSS 3 mesi

Prendendo in esame soltanto i pazienti che hanno raggiunto il target dei 30 giorni, complessivamente 18 casi, di cui 12 nel braccio sperimentale e 6 nel braccio di controllo, si analizza la percentuale di pazienti che mostrano un miglioramento del quadro di almeno un punto rispetto all’ingresso nei diversi momenti di rilevamento.

Gruppo di controllo 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

delta 0-1 g delta 0-7 giorni delta 0-30 giorni

migliora stabile peggiora

Figura 8 – Distribuzione dei pazienti del gruppo di controllo (n. 6) che hanno completato i rilevamenti

fino a 1 mese dall’esordio. Si considera migliore un quadro che recupera almeno 1 punto NIHSS rispetto all’ingresso, peggiore se aumenta il punteggio iniziale di almeno 1 punto. Sono stabili i pazienti in cui non vi sono variazioni di punteggio.

Gruppo xenon 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

delta 0-1 g delta 0-7 giorni delta 0-30 giorni

migliora stabile peggiora

Figura 9 – Distribuzione dei pazienti del gruppo sperimentale (n. 12) che hanno completato i rilevamenti

Nel gruppo di controllo si evidenzia un miglioramento apparentemente più marcato nelle prime 24 ore, poiché i pazienti che migliorano di almeno un punto sono circa il 67%, salvo poi recuperare ancora, ma in maniera meno marcata, al termine della prima settimana (83%) e rimane sullo stesso livello anche a un mese. Nel gruppo sperimentale il recupero precoce è meno evidente, raggiungendo solo il 33%, ma trascorsa la prima settimana, i pazienti migliorati rispetto al quadro di ingresso sono il 75% e continuano ad aumentare fino alla fine del primo mese, totalizzando il 100% dei casi (figure 9 e 10). A un giorno dall’evento non c’è differenza di recupero, in termini di punteggio medio, ma nel corso della prima settimana le due curve si allontanano: il gruppo di controllo recupera in media quasi il 20%, che continua fino a raggiungere il 40% alla fine del mese, mentre il gruppo sperimentale ha già recuperato il 40% rispetto al quadro iniziale a 7 giorni dall’evento e raggiunge l’80% a un mese (figura 11).

Si può notare anche come la curva di controllo sia spezzata, ovvero presenta due velocità di recupero, una più lenta nella prima settimana e una più rapida tra 7 e 30 giorni. Per quanto si tratti di un’approssimazione, la curva del gruppo sperimentale ha un andamento lineare, suggerendo la possibilità che il recupero avvenga in maniera costante fino a 30 giorni.

0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% 90,00% 100,00% 1 g 7 gg 30 gg xenon controllo

Figura 10 – Variazione percentuale media a 30 giorni. Nei diversi intervalli si considera il recupero

Si può tentare un’analisi dei pazienti che hanno ricevuto il trattamento trombolitico per via endovenosa. Si tratta di sette casi, di cui 4 nel gruppo sperimentale e 3 nel gruppo di controllo. E’ necessario filtrare i dati presentati nei relativi grafici con le informazioni cliniche, al fine di non saltare a conclusioni affrettate.

I pazienti del gruppo xenon hanno punteggi mediamente più elevati all’ingresso rispetto al gruppo di controllo e tutti tendono al miglioramento, mentre nei pazienti di controllo si rileva un andamento negativo nelle ore successive all’evento, che deve tener conto di un caso di peggioramento a 24 ore che pesa in modo più che proporzionale in un campione di queste dimensioni; tuttavia nei pazienti esposti a xenon il miglioramento si mantiene costante. -30,00% -20,00% -10,00% 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% 90,00% 100,00% 24 h 7 gg 30 gg xenon controllo

Figura 11 – Variazioni percentuali di recupero a 30 giorni in pazienti sottoposti a terapia trombolitica.

Infine due considerazioni: i pazienti del gruppo di controllo hanno una degenza media di 11 giorni, in linea con la media rilevata dai quaderni della salute del ministero, mentre nel gruppo sperimentale è di 8 giorni. Complessivamente sono stati ricoverati sei pazienti in un reparto di riabilitazione, 4 appartengono al gruppo di controllo e due a quello sperimentale; tale osservazione meriterà ulteriori conferme.

4.3 Discussione

L’obiettivo di questo lavoro è verificare se esiste una differenza in termini di recupero a medio termine tra i pazienti trattati con xenon rispetto al gruppo di controllo, che riceve solo una miscela di ossigeno e azoto, e se tale differenza ha un andamento caratteristico. Le prime osservazioni rilevano una tendenza positiva.

Considerando solo i pazienti che hanno completato i rilevamenti fino a 30 giorni (12 sperimentali e 6 controlli), si valutano quanti pazienti di ciascun braccio hanno riportato miglioramenti di almeno un punto NIHSS rispetto allo score di ingresso.

Il gruppo di controllo presenta un apparente vantaggio nel recupero precoce a 24 ore, con un miglioramento rilevato nel 67% dei pazienti, contro il 37% del gruppo sperimentale. A distanza di una settimana i pazienti che recuperano rispetto al quadro iniziale sono saliti all’83% nel gruppo di controllo e al 75% nel gruppo sperimentale, dunque il vantaggio di chi ha ricevuto lo xenon è minore, ma solo in apparenza, poiché il gap rispetto alla rilevazione precedente è maggiore. Infine a 30 giorni si riscontra che non vi sono stati ulteriori miglioramenti tra i controlli, mentre nel braccio sperimentale i pazienti in cui si rende evidente un miglioramento sono saliti al 100%.

Dunque ad una prima analisi sembra che i pazienti che ricevono xenon migliorino in modo più diluito ma costante nel tempo, verosimile effetto di una differente potenzialità di rimodellamento.

L’entità del recupero dei singoli pazienti non viene però apprezzata, poiché potrebbero migliorare di un solo punto oppure di dieci, perciò è utile fare una stima delle variazioni di punteggio a un mese in relazione al punteggio di partenza. Il grafico evidenzia la spiccata pendenza della curva sperimentale rispetto a quella di controllo, nella quale si riscontra in ogni caso la tendenza al miglioramento. La visione offerta da questo tipo di analisi è un recupero comparabile tra i due gruppi a distanza di 24 ore, quantificabile in una riduzione del 10% rispetto al punteggio iniziale, ma al termine della prima settimana il gruppo di controllo ha recuperato in media quasi il 20%, mentre il gruppo sperimentale più del 40%. Infine, a un mese la differenza è ancora ben evidente, con il gruppo di controllo che sfiora il 40% e il gruppo sperimentale che supera l’80%. La forma delle curve, anche se si tratta di un’approssimazione, suggerisce che fisiologicamente vi sia un recupero più lento nella prima settimana e più rapido nelle

settimane successive, almeno fino a un mese, che si riflette nella forma spezzata della curva di controllo. La linearità della curva relativa al gruppo sperimentale fa pensare a qualcosa che si aggiunge al recupero fisiologico, potenziandolo e prolungandolo nel tempo e verosimilmente questo qualcosa è lo xenon. Il fatto che abbia un meccanismo d’azione ad ampio spettro e, soprattutto, articolato in due fasi depone a favore di questa ipotesi e quindi della capacità dello xenon di postcondizionare il SNC:

 una fase precoce in cui sostiene la cellula nel mantenimento dell’omeostasi ionica, grazie all’inibizione del recettore NMDA, che impedisce l’accumulo di calcio conseguente al danno eccitotossico, alla stimolazione del canale del potassio TREK, che favorisce l’iperpolarizzazione della cellula, e altri fattori coinvolti nella sopravvivenza immediata;

 una fase tardiva nella quale si rendono evidenti i risultati della modulazione dell’espressione genica, principalmente di fattori di trascrizione per geni di sopravvivenza cellulare, rappresentati dall’aumentata espressione di HIF-1α, pCREB, Akt, Bcl-2, BDNF, che permettono alle cellule della penombra ischemica, sopravvissute al danno primario, di vincere le forze pro-apoptotiche e ridurre perdita di neuroni nel corso del tempo. Se infatti si riesce a rendere le cellule più resistenti alle condizioni di oligoemia e acidosi che gravano sulla penombra ischemica e al danno da riperfusione, nel tempo queste cellule disfunzionali possono recuperare completamente.

Il fatto che nello studio siano inclusi anche pazienti che hanno ricevuto il trattamento trombolitico offre due possibili letture: la trombolisi è un trattamento indicato dalle linee guida perché ha un’efficacia dimostrata, perciò i miglioramenti potrebbero dipendere più da questo che dallo xenon, dall’altra parte il confronto con il gruppo di controllo sottoposto a fibrinolisi permette di rilevare un miglioramento aggiuntivo nel gruppo sperimentale, qualora vi fosse. Il razionale della combinazione trombolisi-xenon in teoria è più che favorevole, dal momento che i due trattamenti approcciano il danno in due modi complementari: da un lato la trombolisi permette la riperfusione della