Cerebral anatomi, hæmodynamik og stofskifte

Enkeltventrikellæsioner (SV) er den førende årsag til morbiditet og dødelighed fra medfødt hjertesygdom (CHD) i USA. Den definitive palliative kirurgi er den modificerede Fontan-operation, hvor systemisk venøs retur ledes direkte til lungearterierne. Den kirurgiske rekonstruktion udføres i etaper over et par år, som omfatter "Stage I" og hemiFontan eller tovejs Glenn operationer. Disse børn er kendt for at have større neurodevelopmental (ND) underskud end den generelle befolkning og andre former for CHD. For eksempel afslørede en undersøgelse på Children's Hospital of Philadelphia, at 1/3, som 9-årig, modtog en form for specialundervisning; median intelligenskvotient (IQ) var 86 med mental retardering hos 18 %. En komponent til det endelige ND-resultat er cerebral blodgennemstrømning (CBF). Foreløbige data i SV i litteraturen på tværs af alle aldersgrupper og flere sygdomstilstande tyder på, at CBF er relateret til ND; en nylig gennemgang af 25 undersøgelser bekræfter dette. En anden komponent i ND-resultatet er anatomiske hjernelæsioner. Foreløbige data fra en aktuel NIH-undersøgelse af CBF-undersøgelse tyder på en sammenhæng mellem CBF og hjernelæsioner (nedsat CBF er forbundet med flere hjernelæsioner), hvilket væver en kompleks interaktion, der fører til det ultimative ND-resultat. Der er et presserende behov for at forstå CBF og hjernelæsioner, som det relaterer til barndoms ND; denne hurtige vækstfase kan være særlig vigtig for den ultimative kognitive funktion, der ikke kun har en humanistisk/social indvirkning, men også en stor økonomisk.

Data fra en tidligere NIH-bevilling, som sluttede november 2014, indikerer, at CBF hos SV-patienter ændrer sig gennem de trinvise operationer og i de første 2 stadier under stressede tilstande såsom hypercarbia; desuden antyder det første blik på dataene en forskel i hjerneabnormiteter. Disse børn er særligt udsatte for ændret CBF og hjerneabnormiteter med deres skiftende fysiologi. I trin I er en "afstrømnings"-fysiologi til stede, skabt af den aorto-pulmonale shunt, der potentielt forårsager en "stjæling" fra det cerebrale kredsløb. I 2. etape (f.eks. hemiFontan), cerebrale og pulmonale kredsløb er forbundet direkte og udelukkende i serie med hinanden; aortablod strømmer til hjernen og derefter direkte til lungerne via vena cava superior. Efter Fontan-afslutning er nedstrøms cerebrale venetryk forhøjet. Endelig udvikler SV-patienter aorto-pulmonale kollateraler (APC) på alle stadier, og et andet igangværende forskningsprojekt fandt en stærk omvendt sammenhæng mellem CBF og graden af ​​APC-flow, hvilket yderligere satte CBF af SV i fare.

I en anden undersøgelse blev magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) brugt til at måle blodgennemstrømning og visualisere cerebral anatomi ved fasekontrast MRI arteriel spin-mærkning og anatomisk billeddannelse såsom T1-vægtede sekvenser og diffusionstensor-billeddannelse. MRI, der anvender susceptometri (oximetri), som for nylig er udviklet af en efterforsker om denne fornyelse, kan også kvantificere den cerebrale metaboliske hastighed af iltforbrug (CMRO2). Denne kombination af MRI-evner giver en unik mulighed for at vurdere cerebral anatomi, hæmodynamik og iltmetabolisme i samme undersøgelse; ved at kombinere dette med ND-testning er denne undersøgelse klar til at forbinde de to i håbet om ikke kun at forstå kognitiv funktion, men også at gribe positivt ind i ND-resultatet. En omfattende vurdering af hjernens anatomi og funktion forbundet med ND-udfald er aldrig blevet rapporteret i nogen gruppe af patienter eller med anvendelse af foranstaltninger på 2 tidspunkter.

Dette er et prospektivt enkeltcenterstudie af SV-patienter og søger at relatere cerebral anatomi, hæmodynamik og CMRO2 med ND-udfald ved at bruge en anden patientkohorte opnået under en tidligere undersøgelse som grundlag og ved at bruge data fra 2 tidspunkter (oprindelig bevilling og fornyelse). Denne tilgang sammen med brugen af ​​cerebral kuldioxid (CO2) reaktivitet og CMRO2 er væsentlige styrker ved denne undersøgelse. At belyse disse faktorer kan i sidste ende føre til ændringer i ledelsen (f.eks. timing af operation) og identifikation af børn i kognitiv risiko for at implementere tidlig intervention og muligvis forbedre ND-resultatet.