Análisis de la perfusión cerebral utilizando imágenes de espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) con detector de múltiples fuentes y ultrasonido de cabeza

Propósito: Hay 4 objetivos para este estudio.

1. Determinar si el uso de ecografía craneal y espectroscopia de infrarrojo cercano con detectores de múltiples fuentes puede identificar alteraciones en la perfusión cerebral que se asocian con disfunción neurológica a largo plazo.
2. Evaluar si los cambios en los índices de resistencia determinados por ecografía craneal después de un bypass cardiopulmonar están asociados con una disfunción neurológica importante.
3. Describir los cambios regionales en la oxigenación del tejido cerebral durante la perfusión cerebral selectiva utilizando espectroscopia de infrarrojo cercano y determinar si existen umbrales críticos que se correlacionen con malos resultados neurológicos. Para lograr esto, describiremos las diferencias en el flujo sanguíneo cerebral y la oxigenación en relación con la anatomía estructural del corazón. Específicamente, compararemos corazones de un solo ventrículo y de dos ventrículos con respecto al uso de circulación extracorpórea con o sin perfusión cerebral selectiva. También determinaremos si una reducción prolongada de la oxigenación cerebral intraoperatoria se asocia con leucomalacia periventricular diagnosticada por ecografía al alta.
4. Recopile prospectivamente el ADN de los pacientes para determinar si existen diferencias en los resultados neurológicos que están asociados con la variación genética. Específicamente, veremos el cariotipo simple, los polimorfismos de un solo nucleótido y las diferencias de variación del número de copias entre pacientes. Este ADN se recolectará y almacenará para futuras comparaciones con otros niños con cardiopatías congénitas que se someten a pruebas de desarrollo neurológico.

Fondo:

La incidencia de cardiopatías congénitas es de al menos 10 por cada 1000 niños nacidos vivos y los niños con cardiopatías congénitas tienen un alto riesgo de desarrollar anomalías neurológicas1. Los pacientes con un solo ventrículo tienen un coeficiente intelectual medio de escala completa entre 89-97 y la incidencia de retraso mental grave en el síndrome del corazón izquierdo hipoplásico llega al 18%2, 3. Los factores que influyen en este riesgo son múltiples e incluyen preoperatorios, intraoperatorios, y eventos postoperatorios. Un factor de riesgo importante es el uso de paro circulatorio hipotérmico profundo (DHCA), que históricamente se ha empleado para obtener un campo quirúrgico sin sangre para la reconstrucción del arco aórtico. Dado que es cada vez más evidente que no existe una duración segura de DHCA, las estrategias desarrolladas recientemente tienen como objetivo maximizar el flujo sanguíneo cerebral y, por lo tanto, mejorar los resultados neurológicos4-7. Una de esas estrategias que se ha empleado ampliamente es la perfusión cerebral selectiva (SCP, por sus siglas en inglés), que aumenta el flujo sanguíneo cerebral a través de una cánula cerebral dedicada que se introduce en la arteria carótida común derecha durante la reconstrucción del arco aórtico.8 Esta técnica, que disminuye el período de isquemia cerebral, ha demostrado en modelos animales que mejora el resultado neurológico, pero no se han realizado estudios similares en humanos9.

Se sabe que la resistencia vascular cerebral aumenta después de DHCA y se ha sugerido que SCP puede contribuir a la hipertensión vascular cerebral posterior al bypass10, 11. Se ha demostrado que las mediciones de espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) de un solo canal se correlacionan con el flujo sanguíneo cerebral en modelos animales, pero no se ha realizado la evaluación de SCP con NIRS de detectores de múltiples sitios, y se desconoce si existen diferencias regionales de oxigenación12, 13 Este estudio proporcionaría información importante sobre las características del flujo sanguíneo cerebral del tejido regional, particularmente en lo que se refiere a la perfusión unilateral, así como las diferencias en pacientes con anatomía compleja y flujo sanguíneo cerebral comprometido.

La ecografía craneal con mediciones de resistencia Doppler se ha utilizado para predecir la encefalopatía isquémica hipóxica en recién nacidos a término y prematuros14-16. Se sabe que los lactantes con cardiopatías congénitas graves tienen un flujo sanguíneo cerebral anormal, en particular aquellos con ventrículo único, y que esto los pone en mayor riesgo de leucomalacia periventricular17-19. Sin embargo, no está claro si estas mediciones se asocian con resultados adversos del desarrollo neurológico y si se pueden usar en combinación con NIRS para brindar información al lado de la cama sobre la salud neurológica y la adecuación del manejo hemodinámico actual.

Si bien se ha demostrado que la NIRS está asociada con isquemia nueva o empeorada en imágenes de resonancia magnética (MRI) posoperatorias, a menudo ocurre que estos bebés no están lo suficientemente estables para los riesgos inherentes a la obtención de una MRI, incluidos el transporte y la sedación, y la ecografía. puede servir como una herramienta de detección adecuada y más segura20, 21. Proponemos utilizar una modalidad de diagnóstico continuo experimental (NIRS), combinada con una herramienta de detección conocida (ultrasonido craneal), para analizar y evaluar el flujo sanguíneo cerebral y la oxigenación, y determinar si se pueden predecir y mejorar potencialmente los resultados anormales del desarrollo neurológico. Se desconoce el momento óptimo de la realización de la ecografía y, por lo tanto, es importante obtener datos piloto para refinar una combinación diagnóstica para evaluar mejor el riesgo de lesión neurológica.

Otro factor de riesgo bien conocido de mal resultado neurológico en niños con cardiopatías congénitas es la genética22. Se han identificado polimorfismos de un solo gen y se han asociado con malos resultados del desarrollo neurológico y se están identificando más23. Es necesario realizar más estudios para comprender mejor las claves genéticas de la cardiopatía congénita y los resultados neurológicos que se derivan de ella.

Este es un análisis prospectivo de un solo centro de la perfusión cerebral en bebés de hasta 2 meses de edad que se someten a reparación de una cardiopatía congénita. Se aceptará un total de 70 sujetos en este protocolo con la esperanza de que 60 completen el estudio. Se espera que los sujetos participen en el estudio durante un total de 6 años, desde la inscripción hasta la evaluación neurocognitiva final. Los sujetos recibirán $25 por la evaluación de seguimiento de 12 meses, $50 por la evaluación de tres años y $75 por la evaluación de 6 años como incentivo para el paciente.

Los bebés (hasta 2 meses) con cardiopatía congénita que se sometan a cirugía en Children's Medical Center Dallas (CMCD) serán elegibles. Todos estos pacientes recibirán atención estándar pre, intra y postoperatoria.

Los pacientes inscritos se someterán a una ecografía de cabeza preoperatoria para determinar los índices de resistencia y el flujo Doppler de la arteria cerebral media. Luego, a los pacientes se les colocará un dispositivo NIRS con detector de múltiples fuentes en el cuero cabelludo que se mantendrá en su lugar con velcro. Las sondas están unidas a cables que están conectados a una computadora de recolección de datos. Este dispositivo recopilará datos intraoperatorios sobre la oxigenación de tejidos regionales y el flujo sanguíneo y comparará muchas áreas diferentes del cerebro. Se obtendrá una segunda ecografía de cabeza en el postoperatorio inmediato para determinar los índices resistivos y el flujo Doppler (dentro de las 4 horas). Finalmente, se realizará una tercera ecografía de la cabeza dentro de las 48 horas posteriores al alta para detectar leucomalacia periventricular o lesión en la sustancia blanca del cerebro. Estos exámenes no son dolorosos y no producen una carga adicional para el paciente.

Estas pruebas de diagnóstico son parte de un proceso de investigación y no son el estándar de atención. El monitoreo NIRS de un solo canal es el estándar de atención y se realizará como de costumbre.

El estado del desarrollo neurológico será evaluado por un neuropsicólogo pediátrico capacitado a los 12 meses de edad. Las escalas Bayley de desarrollo de bebés y niños pequeños se realizarán en la evaluación de 12 meses (2 horas). Las escalas de inteligencia preescolar y primaria de Wechsler se realizarán en la evaluación de 3 años (2 horas). Las escalas de memoria para niños, las pruebas de integración visomotora de Beery, las listas de verificación de comportamiento infantil y las pruebas de dominio del lenguaje Woodcock Johnson se realizarán en la evaluación de 6 años (3 horas). Estas pruebas no se consideran estándar de atención para estos pacientes, pero pueden brindar información importante sobre las discapacidades de aprendizaje y el rendimiento escolar.

Además, el sujeto tendrá la opción de dar su consentimiento para proporcionar una muestra de ADN. Si el sujeto da su consentimiento, un médico, enfermero o técnico autorizado recolectará una muestra de sangre. Tomaremos hasta 30ml de sangre para ser recolectados el día de la cirugía de una línea ya existente. Estas muestras se extraerán de acuerdo con las políticas de volumen máximo de muestras de sangre de CMCD. Las muestras se desidentificarán por completo y se les asignará un identificador único de dos dígitos antes de enviarlas al laboratorio de Kernie en UTSW para su extracción y análisis. Esta muestra se almacenará en una base de datos para compararla con futuros sujetos de estudio con cardiopatía congénita. Esta extracción de sangre se realizará a través de una línea ya existente (necesaria para la cirugía) y no agregará una carga adicional al paciente. Las pruebas genéticas pueden incluir el análisis de polimorfismos de un solo nucleótido, la variación del número de copias y el cariotipo simple. La correlación con el tipo de cardiopatía congénita, los resultados de los exámenes de desarrollo neurológico y los resultados de las imágenes se realizará con los resultados del ADN.