Zerebrale Anatomie, Hämodynamik und Stoffwechsel

Läsionen einzelner Ventrikel (SV) sind die häufigste Ursache für Morbidität und Mortalität aufgrund angeborener Herzfehler (CHD) in den Vereinigten Staaten. Die definitive palliative Operation ist die modifizierte Fontan-Operation, bei der der systemische venöse Rückfluss direkt zu den Lungenarterien geleitet wird. Die chirurgische Rekonstruktion wird schrittweise über einige Jahre durchgeführt, einschließlich der "Stufe I" und der hemiFontan- oder bidirektionalen Glenn-Operation. Es ist bekannt, dass diese Kinder größere Defizite in der neurologischen Entwicklung (ND) aufweisen als die allgemeine Bevölkerung und andere Formen von KHK. Beispielsweise ergab eine Studie am Children's Hospital of Philadelphia, dass 1/3 im Alter von 9 Jahren irgendeine Form von Sonderschulung erhielt; der mittlere Intelligenzquotient (IQ) betrug 86, bei 18 % war eine geistige Behinderung vorhanden. Eine Komponente des endgültigen ND-Ergebnisses ist der zerebrale Blutfluss (CBF). Vorläufige Daten zu SV in der Literatur über alle Altersgruppen und mehrere Krankheitszustände legen nahe, dass CBF mit ND verwandt ist; eine aktuelle Überprüfung von 25 Studien bestätigt dies. Eine weitere Komponente des ND-Ergebnisses sind anatomische Hirnläsionen. Vorläufige Daten aus einer aktuellen NIH-Studie der CBF-Studie deuten auf eine Verbindung zwischen CBF und Hirnläsionen hin (verringerte CBF ist mit mehr Hirnläsionen verbunden), wodurch eine komplexe Wechselwirkung entsteht, die zum endgültigen ND-Ergebnis führt. Es besteht ein dringender Bedarf, CBF und Hirnläsionen in Bezug auf kindliche ND zu verstehen; Diese Phase des schnellen Wachstums kann besonders wichtig für die endgültige kognitive Funktion sein, die nicht nur einen humanistischen/sozialen, sondern auch einen großen wirtschaftlichen Einfluss hat.

Daten aus einem früheren NIH-Stipendium, das im November 2014 endete, zeigen, dass sich die CBF bei SV-Patienten während der inszenierten Operationen und in den ersten beiden Stadien unter Stressbedingungen wie Hyperkarbie ändert; Darüber hinaus deutet ein erster Blick auf die Daten auch auf einen Unterschied bei den Gehirnanomalien hin. Diese Kinder sind aufgrund ihrer sich verändernden Physiologie besonders gefährdet für veränderte CBF und Gehirnanomalien. Im Stadium I ist eine "Abfluss"-Physiologie vorhanden, die durch den aorto-pulmonalen Shunt erzeugt wird, der möglicherweise einen "Stehlen" aus dem zerebralen Kreislauf verursacht. In der 2. Stufe (z. hemiFontan), Gehirn- und Lungenkreislauf sind direkt und ausschließlich in Reihe miteinander verbunden; Aortenblut fließt zum Gehirn und dann über die obere Hohlvene direkt zur Lunge. Nach der Fontan-Vervollständigung sind die stromabwärts gelegenen zerebralen Venendrücke erhöht. Schließlich entwickeln SV-Patienten in allen Stadien aortopulmonale Kollateralen (APC), und ein weiteres laufendes Forschungsprojekt fand eine starke umgekehrte Korrelation zwischen CBF und dem Grad des APC-Flusses, was die CBF von SV weiter gefährdet.

In einer anderen Studie wurde die Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet, um den Blutfluss zu messen und die zerebrale Anatomie durch Phasenkontrast-MRT-Markierung des arteriellen Spins und anatomische Bildgebung wie T1-gewichtete Sequenzen und Diffusions-Tensor-Bildgebung zu visualisieren. MRI unter Verwendung von Suszeptometrie (Oximetrie), die kürzlich von einem Forscher zu dieser Erneuerung entwickelt wurde, kann auch die zerebrale metabolische Rate des Sauerstoffverbrauchs (CMRO2) quantifizieren. Diese Kombination von MRT-Fähigkeiten bietet eine einzigartige Gelegenheit, die zerebrale Anatomie, Hämodynamik und den Sauerstoffstoffwechsel in derselben Studie zu beurteilen; Durch die Kombination mit ND-Tests ist diese Studie bereit, die beiden in der Hoffnung zu verbinden, nicht nur die kognitive Funktion zu verstehen, sondern auch positiv in das ND-Ergebnis einzugreifen. Eine umfassende Bewertung der Gehirnanatomie und -funktion im Zusammenhang mit ND-Ergebnissen wurde weder bei einer Patientengruppe noch bei der Anwendung von Maßnahmen zu zwei Zeitpunkten berichtet.

Dies ist eine prospektive Single-Center-Studie von SV-Patienten und versucht, zerebrale Anatomie, Hämodynamik und CMRO2 mit ND-Ergebnissen in Beziehung zu setzen, wobei eine andere Patientenkohorte verwendet wird, die im Rahmen einer früheren Studie als Grundlage erhalten wurde, und Daten von 2 Zeitpunkten verwendet werden (ursprüngliche Bewilligung und Verlängerung). Dieser Ansatz zusammen mit der Verwendung der zerebralen Kohlendioxid (CO2)-Reaktivität und CMRO2 sind die Hauptstärken dieser Studie. Die Aufklärung dieser Faktoren kann letztendlich zu Änderungen im Management führen (z. Zeitpunkt der Operation) und Identifizierung von Kindern mit kognitivem Risiko, um frühzeitig einzugreifen und möglicherweise das ND-Ergebnis zu verbessern.