Analýza cerebrální perfuze pomocí ultrazvuku hlavy a vícezdrojového detektoru blízké infračervené spektroskopie (NIRS)

Účel: Tato studie má 4 cíle.

1. Zjistit, zda použití kraniálního ultrazvuku a vícezdrojového detektoru blízké infračervené spektroskopie může identifikovat změny v mozkové perfuzi, které jsou spojeny s dlouhodobou neurologickou dysfunkcí.
2. Vyhodnoťte, zda jsou změny odporových indexů, jak byly stanoveny kraniálním ultrazvukem po kardiopulmonálním bypassu, spojeny s velkou neurologickou dysfunkcí.
3. Popište regionální změny v okysličení mozkové tkáně během selektivní cerebrální perfuze pomocí blízké infračervené spektroskopie a určete, zda existují kritické prahové hodnoty, které korelují se špatnými neurologickými výsledky. Abychom toho dosáhli, popíšeme rozdíly v průtoku krve mozkem a okysličení ve vztahu ke strukturální anatomii srdce. Konkrétně porovnáme jednu komoru a dvě komorová srdce s ohledem na použití kardiopulmonálního bypassu s nebo bez selektivní mozkové perfuze. Zjistíme také, zda je prodloužené snížení mozkové oxygenace během operace spojeno s ultrazvukem diagnostikovanou periventrikulární leukomalacií při propuštění.
4. Prospektivně shromážděte pacientovu DNA, abyste zjistili, zda existují rozdíly v neurologických výsledcích, které jsou spojeny s genetickými variacemi. Konkrétně se podíváme na jednoduchou karyotypizaci, jednonukleotidové polymorfismy a rozdíly v počtu kopií mezi pacienty. Tato DNA bude shromážděna a uložena pro budoucí srovnání s jinými dětmi s vrozenou srdeční vadou, které podstoupí neurovývojové testy.

Pozadí:

Výskyt vrozených srdečních vad je nejméně 10 na 1000 živě narozených dětí a děti s vrozenou srdeční vadou jsou vystaveny vysokému riziku rozvoje neurologických abnormalit1. Pacienti s jednou komorou mají střední IQ v plné škále mezi 89-97 a výskyt těžké mentální retardace u syndromu hypoplastického levého srdce je až 18 %2, 3. Faktorů ovlivňujících toto riziko je více a zahrnují předoperační, intraoperační, a pooperační příhody. Jedním z hlavních rizikových faktorů je použití hluboké hypotermické zástavy oběhu (DHCA), která se v minulosti používala k získání bezkrevného operačního pole pro rekonstrukci aortálního oblouku. Protože je stále více zřejmé, že neexistuje bezpečné trvání DHCA, nově vyvinuté strategie jsou zaměřeny na maximalizaci průtoku krve mozkem, a tím na zlepšení neurologických výsledků4-7. Jednou z takových strategií, která byla široce používána, je selektivní cerebrální perfuze (SCP), která zvyšuje průtok krve mozkem prostřednictvím specializované mozkové kanyly zasunuté do pravé společné krční tepny během rekonstrukce oblouku aorty.8 Tato technika, která zkracuje dobu mozkové ischemie, prokázala na zvířecích modelech zlepšení neurologických výsledků, ale podobné studie nebyly provedeny u lidí9.

Je známo, že cerebrální vaskulární rezistence se zvyšuje po DHCA a bylo navrženo, že SCP může přispívat k post-bypass cerebrální vaskulární hypertenzi10, 11. Ukázalo se, že měření jednokanálové blízké infračervené spektroskopie (NIRS) koreluje s průtokem krve mozkem na zvířecích modelech, ale hodnocení SCP s vícemístným detektorem NIRS nebylo provedeno a není známo, zda existují regionální rozdíly v okysličení12, 13. Tato studie by poskytla důležité informace o charakteristikách cerebrálního průtoku krve v regionální tkáni, zejména pokud jde o jednostrannou perfuzi, stejně jako o rozdíly u pacientů se složitou anatomií a zhoršeným průtokem krve mozkem.

Kraniální ultrazvuk s měřením dopplerovské rezistence byl použit k predikci hypoxické ischemické encefalopatie u nedonošených a předčasně narozených dětí14-16. Je známo, že kojenci s těžkou vrozenou srdeční vadou mají abnormální průtok krve mozkem, zejména ti s jednou komorou, a že je to vystavuje zvýšenému riziku periventrikulární leukomalacie17-19. Není však jasné, zda jsou tato měření spojena s nepříznivými neurovývojovými výsledky a zda je lze použít v kombinaci s NIRS k poskytnutí informací u lůžka o neurologickém zdraví a adekvátnosti současné hemodynamické léčby.

I když bylo prokázáno, že NIRS je spojena s novou nebo zhoršenou ischemií na pooperačním zobrazování magnetickou rezonancí (MRI), často se stává, že tito kojenci nejsou dostatečně stabilní pro rizika spojená s získáním MRI, včetně transportu a sedace a ultrazvuku. může sloužit jako vhodný, bezpečnější screeningový nástroj20, 21. Navrhujeme použít experimentální kontinuální diagnostickou modalitu (NIRS), kombinovanou se známým screeningovým nástrojem (lebeční ultrazvuk), k analýze a hodnocení mozkového průtoku krve a okysličení a určení, zda lze předvídat abnormální neurovývojové výsledky a případně je zlepšit. Optimální načasování ultrazvukového výkonu není známo, a proto je důležité získat pilotní data pro upřesnění diagnostické kombinace, aby bylo možné co nejlépe posoudit riziko neurologického poškození.

Dalším dobře známým rizikovým faktorem špatného neurologického výsledku u dětí s vrozenou srdeční vadou je genetika22. Byly identifikovány polymorfismy jednoho genu, které jsou spojeny se špatnými výsledky neurovývoje a další jsou identifikovány23. Je třeba provést další studii, abychom lépe porozuměli genetickým klíčům k vrozené srdeční chorobě a neurologickým výsledkům, které z ní vyplývají.

Jedná se o jediné centrum, prospektivní analýzu mozkové perfuze u kojenců do 2 měsíců věku, kteří podstupují opravu vrozené srdeční choroby. Celkem 70 subjektů bude souhlasit s tímto protokolem s nadějí, že 60 dokončí studii. Očekává se, že subjekty se budou účastnit studie po dobu celkem 6 let, od zařazení do závěrečného neurokognitivního hodnocení. Subjekty obdrží 25 $ za 12měsíční následné hodnocení, 50 $ za tříleté hodnocení a 75 $ za 6leté hodnocení jako pobídku pro pacienta.

Nárok budou mít kojenci (do 2 měsíců) s vrozenou srdeční vadou, kteří podstoupí operaci v Dětském lékařském centru Dallas (CMCD). Všem takovým pacientům bude poskytnuta standardní předoperační, intra- a pooperační péče.

Zařazení pacienti podstoupí předoperační ultrazvuk hlavy ke stanovení odporových indexů a dopplerovského průtoku střední cerebrální tepnou. Pacientům pak bude na temeno hlavy umístěn vícezdrojový detektor NIRS, který bude držen na místě suchým zipem. Sondy jsou připojeny k vodičům, které jsou připojeny k počítači sběru dat. Toto zařízení bude během operace sbírat data o regionálním okysličení tkání a průtoku krve a porovnávat mnoho různých oblastí mozku. Druhý ultrazvuk hlavy bude získán bezprostředně po operaci, aby se určily odporové indexy a Dopplerův průtok (do 4 hodin). Nakonec bude proveden třetí ultrazvuk hlavy do 48 hodin po propuštění, aby se zjistil výskyt periventrikulární leukomalacie nebo poranění bílé hmoty mozku. Tato vyšetření nejsou bolestivá a nevytvářejí žádnou další zátěž pro pacienta.

Tyto diagnostické testy jsou součástí výzkumného procesu a nepředstavují standardní péči. Jednokanálové monitorování NIRS je standardní péče a bude prováděno jako obvykle.

Stav neurovývoje posoudí vyškolený dětský neuropsycholog ve věku 12 měsíců. Bayleyovy škály vývoje kojenců a batolat budou provedeny při 12měsíčním hodnocení (2 hodiny). Wechslerova předškolní a primární škála inteligence bude provedena na 3letém hodnocení (2 hodiny). V rámci 6letého hodnocení (3 hodiny) budou provedeny škály dětské paměti, Beeryho test integrace zrakového motoru, kontrolní seznamy chování dítěte a Woodcock Johnson Testy jazykové způsobilosti. Tyto testy nejsou považovány za standardní péči o tyto pacienty, ale mohou poskytnout důležité informace o poruchách učení a školním prospěchu.

Kromě toho bude mít subjekt možnost souhlasit s poskytnutím vzorku DNA. Pokud subjekt souhlasí, lékař, sestra nebo licencovaný technik mu odebere jeden vzorek krve. Odebereme až 30 ml krve k odběru v den operace z již existující linky. Tyto vzorky budou odebrány v souladu se zásadami CMCD pro maximální objem odběru krve. Vzorky budou před odesláním do laboratoře Kernie v UTSW k extrakci a analýze zcela deidentifikovány a bude jim přidělen jedinečný dvoumístný identifikátor. Tento vzorek bude uložen v databázi pro srovnání s budoucími studovanými subjekty s vrozenou srdeční vadou. Tento odběr krve proběhne již existující linkou (nezbytná pro operaci) a nebude pro pacienta představovat další zátěž. Genetické testování může zahrnovat analýzu jednonukleotidových polymorfismů, variaci počtu kopií a jednoduchou karyotypizaci. S výsledky DNA bude provedena korelace s typem vrozené srdeční choroby, výsledky neurovývojových vyšetření a výsledky zobrazení.