Kombinierte strukturelle und funktionelle MRT des gesamten Gehirns zur Vorhersage der neurologischen Erholung nach Herzstillstand (ARISE)

Es besteht ein großer Bedarf an zeitnahen, zuverlässigen und verallgemeinerbaren Methoden zur Vorhersage der Ergebnisse bei Patienten mit anoxoischämischem Koma. Zu den Standardprädiktoren für ein schlechtes Ergebnis nach einem Herzstillstand (CA) gehören klinische, elektrophysiologische und Serumbiomarkerdaten. Alle weisen erhebliche Einschränkungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Generalisierbarkeit auf. Durch die Bereitstellung struktureller und funktioneller Konnektivitätskarten oder Konnektome für das gesamte Gehirn konnten fortschrittliche MRT-Techniken die durch CA hervorgerufenen Netzwerkschäden im Gehirn präzise aufdecken. Da diese individualisierten konnektomischen Profile wichtige Informationen über das Potenzial zur Wiederherstellung des Bewusstseins nach CA enthalten, kann die Hypothese aufgestellt werden, dass diese quantitativen Daten des gesamten Gehirns zur Entwicklung hochleistungsfähiger Vorhersagealgorithmen für anoxo-ischämische Komapatienten verwendet werden können.

In Bezug auf die fortgeschrittene strukturelle MRT (sMRT) haben zwei aktuelle Studien, darunter eine aus der Forschergruppe, eine hohe Sensitivität und Spezifität dieser fortschrittlichen Techniken (Diffusionstensor-Bildgebung – DTI; Voxel-basierte Morphometrie – VBM) zur Vorhersage einer schlechten neurologischen Erholung gezeigt anoxo-ischämische Patienten. Diese beiden Studien sammelten jedoch Daten unter Verwendung eines schlecht definierten Zeitfensters für die MRT über lange Datenerfassungszeiträume (> 8 Jahre) und wandten kein striktes Protokoll für den Entzug oder die Entscheidung über die Einschränkung der Behandlung an, um eine Fehlklassifizierung des Ergebnisses aufgrund von Fehleinstufungen zu verhindern – sogenannte selbsterfüllende Prophezeiungen. In Bezug auf die funktionelle MRT (fMRT) berichtet eine aktuelle Studie der Forschergruppe, dass die Stärke der frontoparietalen funktionellen Konnektivität zwischen anoxoischämischen Komapatienten, die sich erholen, und solchen, die nach 3 Monaten schließlich ein ungünstiges Ergebnis erzielen, unterschiedlich ist.

Darüber hinaus deuten übereinstimmende Erkenntnisse darauf hin, dass aufgabenbasiertes fMRT verwendet werden kann, um eine aktive, befehlsfolgende Modulation der kortikalen Aktivität und damit des Bewusstseins bei Patienten mit Verhaltensstörungen zu erkennen. Dieses aufgabenbasierte fMRT-Muster namens Cognitive Motor Dissociation (CMD) verspricht eine radikale Verbesserung der Neuroprognose für gute Ergebnisse nach CA. Um schließlich die Leistung von MRT-abgeleiteten Vorhersagemodellen zu maximieren, hat die Forschergruppe kürzlich in einer „Proof-of-Concept“-Studie berichtet, dass eine Kombination aus sMRT/fMRT-Konnektomen und kontrastverstärkter MRT-Datenanalyse synergetisch alternative Vorhersagemodelle übertrifft basierend auf isolierten sMRT- oder fMRT-Daten.

Wie in aktuellen Leitlinien für die Behandlung von Patienten mit anoxoischämischem Koma empfohlen[7-9], wird ein standardmäßiges multimodales Prognoseverfahren befolgt, einschließlich der Sammlung standardmäßiger Prädiktoren mindestens 72 Stunden nach dem vollständigen Absetzen der Sedierung im Normothermiezustand: i) klinische Untersuchung und Verhaltensdaten (Tag 1, 3 und 7 nach Aufnahme): Glasgow Coma Scale – GCS, Full Outline of UnResponsiveness – FOUR, Coma Recovery Scale Revised – CRSR; und standardisierte Hirnstammreflextests (FOUR, Glasgow-Liège-Score); ii) Bewertung der Schweregradstratifizierung (Tag 1 nach Aufnahme): Prognose für Herzstillstand im Krankenhaus – CAHP, Herzstillstand außerhalb des Krankenhauses – OHCA, iii) Laborbefunde (Tag 1, 3 und 7 nach Aufnahme): NSE-Blutspiegel (Tag 1 ); iv) elektrophysiologische Untersuchungen: Standard-EEG unter Verwendung der ACNS-Klassifizierung (einmal zwischen Tag 1 und Tag 15 nach der Aufnahme); v) Standard-Neuroimaging (einmal zwischen Tag 1 und Tag 15 nach der Aufnahme): Standard-CT- oder MRT-Daten des Gehirns (T1, T2*, SWI, DWI, FLAIR).

Zusätzlich zum standardmäßigen klinischen Neuroprognostikverfahren wird mindestens 72 Stunden nach dem vollständigen Absetzen der Sedierung im Normothermiezustand (zwischen Tag 1 und Tag 7 nach der Aufnahme) ein fortgeschrittener sMRT/fMRT/kontrastmittelverstärkter MRT-Scan des gesamten Gehirns durchgeführt.

sMRT/fMRT/kontrastmittelverstärkte MRT-Daten werden im selben Scan-Plot erfasst, der auch für die Standard-MRT (T1, T2*, SWI, DWI, FLAIR) verwendet wird (Gesamterfassungszeit = 45 Minuten für alle Zentren, außer für Toulouse Zentrum = 60 Min.):

• Strukturelle MRT (Gesamterfassungszeit = 30 Minuten): i) graue Substanz: Es werden 3D-T1-verbreitete Daten berechnet, um die kortikale Dicke des gesamten Gehirns und die quantitative Volumetrie der tiefen grauen Substanz zu beurteilen. ii) Weiße Substanz, DTI des gesamten Gehirns wird erfasst Messen Sie das gesamte Gehirn mit der fraktionalen Anisotropie der Materie (WWM-FA) und dem mittleren durchschnittlichen Diffusionskoeffizienten (WB-aDC). Es wird ein Normalisierungsverfahren angewendet (gesunde Kontrolldaten aus jeder Neuroimaging-Einrichtung).
• Funktionelle MRT (Gesamtaufnahmezeit = 10 Minuten für alle Zentren, außer Zentrum Toulouse = 25 Minuten): i) Passive Aufgabe: Multislice T2*-gewichtet für fMRT-Analysebilder im Ruhezustand, Aufnahmezeit = 10 Minuten; ii) aktive Aufgaben: fMRT wird verwendet, um willkürliches Denken ohne Selbstausdrucksausgabe (motorische Bilder und motorische Aktion) zu untersuchen, Erfassungszeit = 15 Minuten (nur für das Zentrum von Toulouse).
• Kontrastmittelverstärktes MRT (Aufnahmezeit = 5 Minuten) zur Beurteilung der Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke. Als explorative Ziele und mit dem Ziel: i) die möglichen zeitlichen Veränderungen fortgeschrittener sMRT-/fMRT-/kontrastmittelverstärkter MRT-Daten des Gehirns zu untersuchen, wird mindestens 7 Tage lang eine zweite identische fortgeschrittene sMRT/fMRT/kontrastmittelverstärkte MRT durchgeführt (mit einem Zuschlag von +). 3 Tage) nach der ersten MRT-Untersuchung bei Patienten, die im Zentrum von Toulouse aufgenommen wurden (N = 30); ii) Um den Nutzen neuartiger, aus Hirnverletzungsflüssigkeit abgeleiteter Biomarker für die Neuroprognostik des Patienten zu untersuchen (Ref), werden drei periphere Blutproben zweimal entnommen (jedes Probenblutvolumen = 5 ml), eine erste unmittelbar bei Einschluss des Patienten und eine zweite 7 Tage später (N = 30, nur für Toulouse Zentrum).

Um die klinische Bedeutung dieser Ergebnisse abzuschätzen, planen die Forscher, einen weitgehend validierten neurologischen Funktionsscore (mRS, CPCs) zu verwenden. Darüber hinaus plant der Prüfer, als sekundäre Bewertungskriterien den Bewusstseinsgrad (CRS-R) der Patienten und die Wiederherstellung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität (HRQOL) vor der Verhaftung zu untersuchen. Diese Bewertungen werden bei der Entlassung aus dem Krankenhaus (mRS, CPC) und 3 (mRS, CPC) und 6 Monate (mRS, CPC, CRS-R, HRQOL) nach CA durch speziell geschulte Prüfer während des geplanten Nachuntersuchungsbesuchs durchgeführt. Die medizinische Versorgung des Patienten wird durch die Teilnahme des Patienten an der Studie nicht beeinflusst, da die Behandlungsteams gegenüber fortgeschrittenen sMRT-/fMRT-/kontrastmittelverstärkten MRT-Daten völlig blind sind (Abbildung 3). Das Patientenmanagement erfolgt in Übereinstimmung mit internationalen Richtlinien. In allen Rekrutierungszentren wird ein strenges und homogenes WLST-Protokoll verwendet.