Verändertes Gehirnwachstum und -entwicklung bei Säuglingen mit angeborener Herzkrankheit

Hintergrund: Angeborene Herzfehler (KHK) sind der häufigste angeborene Defekt mit einer Inzidenz von 1 von 100 Neugeborenen pro Jahr, d. h. 800 in der Schweiz geborenen Kindern pro Jahr. 10 bis 15 % der Fälle werden mit einem einzigen Ventrikel (SV) geboren, der komplexesten Form der Herzinsuffizienz, die einen sofortigen chirurgischen Eingriff nach der Geburt erfordert. Säuglinge mit SV-KHK werden in den ersten drei Lebensjahren in drei chirurgischen Eingriffen behandelt. Allerdings kommt es bei etwa 40 % dieser Kinder zu Hirnverletzungen, die sich negativ auf die neurokognitiven Fähigkeiten auswirken. Da mehr als 90 % aller Säuglinge mit koronarer Herzkrankheit das Erwachsenenalter erreichen, konzentrieren sich die wissenschaftlichen Untersuchungen auf den individuellen Verlauf des Gehirnwachstums und der Gehirnentwicklung unter Berücksichtigung des relativen Beitrags fetaler, perinataler, kardialer und chirurgischer Risikofaktoren. Daher sind serielle zerebrale MRT-Untersuchungen erforderlich, beginnend (1) im dritten Trimester während des fetalen Lebens, bis hin zu (2) prä- und postoperativen Zeitpunkten im Stadium I der Operation nach der Geburt und (3) vor der Operation im Stadium II im Alter von 4 Monaten Alter. Wir werden die zerebralen MRT-Befunde mit einer gesunden Kontrollpopulation vergleichen, die zum gleichen Zeitpunkt rekrutiert wurde, und das Gehirnwachstum und die Gehirnentwicklung mit dem neurologischen Entwicklungsergebnis korrelieren, das im Alter von einem Jahr beurteilt wurde. Drei Kinderherzzentren in der Schweiz und in Deutschland werden teilnehmen.

Die übergeordneten Ziele sind:

1. Analyse der patientenindividuellen Gehirnentwicklungsverläufe und des Gehirnwachstums sowie Bestimmung des zeitlichen Verlaufs von Gehirnanomalien bei Säuglingen mit Einzelventrikel-KHK mittels serieller zerebraler MRT während des fetalen Lebens, nach der Geburt und im Alter von 4 Monaten (primäre Endpunkte).
2. Ziel ist es, das neurologische Entwicklungsergebnis im Alter von einem Jahr mithilfe des Bayley III zu bestimmen und mit dem Gehirnwachstum und der Gehirnentwicklung im dritten Trimester des fötalen Lebens und im Alter von 4 Monaten (sekundäre Endpunkte) zu korrelieren.
3. Analyse fetaler, neonataler, chirurgischer und intensivmedizinischer Faktoren, die den patientenindividuellen Verlauf für verändertes Gehirnwachstum und beeinträchtigte neurologische Entwicklungsergebnisse im Alter von einem Jahr bestimmen.

Methodik: Wir werden prospektiv Feten und Neugeborene mit einkammeriger Herz-Kreislauf-Erkrankung in die drei Kinderherzzentren in der Schweiz (Zürich, Bern) und Deutschland (Gießen) aufnehmen. Mit der erweiterten MR-Bildgebung werden Gehirnvolumina, mikrostrukturelle und hämodynamische Veränderungen zu wiederholten Zeitpunkten während des dritten Trimesters des fötalen Lebens beurteilt (32). Schwangerschaftswoche), die perioperative Neugeborenenperiode vor und nach der Operation im Stadium I und vor der Operation im Stadium II im Alter von 4 Monaten. Die biomechanische Analyse longitudinaler Veränderungen der Gehirnmorphologie wird auf longitudinale fetale und neonatale MRT-Daten angewendet. Das Ergebnis wird mit dem Bayley-III im Alter von einem Jahr bestimmt.

Bedeutung: Anhand einer bevölkerungsbasierten Stichprobe von Kindern mit KHK in einem einzelnen Ventrikel werden wir in der Lage sein, das Gehirnwachstum vom dritten fetalen Trimester bis zu den ersten 4 Monaten nach der Geburt zu bestimmen, wenn das Gehirn am schnellsten wächst. Durch die Durchführung serieller Bildgebung des Gehirns wird das Wissen über ätiologische Muster, die das Wachstum, die Entwicklung und die Hirnschädigung des Gehirns beeinflussen, erweitert. Es werden morphometrische und biomechanische Analysen der Wachstumsmuster des Gehirns durchgeführt, die feinkörnige Veränderungen im Zusammenhang mit KHK erfassen können. Durch die Korrelation dieser Daten mit dem neurologischen Entwicklungsergebnis im Alter von einem Jahr wird es möglich sein, spezifische Risikokonstellationen zu identifizieren, die zu einer beeinträchtigten Gehirnentwicklung führen, sowie Kategorien von Hirnverletzungen, die ein höheres Risiko für unerwünschte Ergebnisse mit sich bringen. Das bessere Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen wird als Grundlage für neuroprotektive Studien und pharmakologische Studien dienen, die darauf abzielen, die Ergebnisse bei Kindern mit KHK in Zukunft zu verbessern.