Despolarización de propagación cortical después de una lesión cerebral traumática grave

El objetivo de este estudio es mejorar nuestra comprensión de las despolarizaciones de propagación cortical (CSD) como un mecanismo de lesión secundaria en la lesión cerebral traumática (TBI) grave. Los principales obstáculos para avanzar en el tratamiento de TBI son su heterogeneidad en términos de causa, gravedad, fisiopatología y la escasez de objetivos terapéuticos. Actualmente, no existe ninguna intervención para revertir o restaurar la función del tejido cerebral dañado o perdido durante el traumatismo inicial; por lo tanto, el enfoque terapéutico se centra en minimizar las agresiones secundarias que resultan en la expansión de la lesión cerebral inicial.

Los últimos años han sido testigos de un avance significativo en la comprensión de los posibles mecanismos de lesión secundaria después de una lesión cerebral traumática grave. Este es un trabajo importante ya que se cree que la lesión secundaria después de una lesión cerebral traumática grave aumenta significativamente la gravedad de la lesión inicial y se cree que este tipo de lesión está abierta a intervenciones para atenuar la gravedad de la lesión posterior. Entre los supuestos mecanismos de lesión secundaria después de una LCT grave, se demostró recientemente que existe una relación entre los eventos de CSD y peores resultados después de una LCT grave. Por lo tanto, se justifica una comprensión más profunda de los factores que influyen en el inicio y la frecuencia de los CSD después de una LCT para desarrollar estrategias terapéuticas para reducir o bloquear la ocurrencia de estos eventos.

En los jóvenes, el TCE es la principal causa de morbilidad y mortalidad en los países desarrollados. La TBI es una secuela frecuente de lesiones accidentales en los EE. UU., con aproximadamente 2,5 millones de personas afectadas por año, aproximadamente el 10 % de las cuales requieren hospitalización prolongada, a menudo en una unidad de cuidados intensivos. Alrededor de 275.000 (15,1%) de los ingresos hospitalarios y 52.000 muertes en los EE. UU. cada año se deben a TBI. Aquellos que sobreviven al insulto inicial invariablemente enfrentan estadías prolongadas en una unidad de cuidados intensivos (UCI) neurológica, una posible intervención neuroquirúrgica y un período prolongado de atención de apoyo post-aguda. En los EE. UU., se estima que 5,3 millones de personas viven con una discapacidad a largo plazo como resultado de una TBI.

Dada la complejidad y la duración de la atención médica que acompaña a la TBI grave, se deduce que el costo de la atención asociada con la TBI es inmenso. Se estima que los cargos hospitalarios totales por admisiones relacionadas con TBI en 2010 fueron de $21,400 millones. Más allá de los cargos hospitalarios, se estima que la TBI le cuesta a la economía de los EE. UU. $ 76.5 mil millones anuales y los costos por discapacidad y pérdida de productividad superan los de la atención médica aguda y la rehabilitación.

Desde su primera descripción en 1944, las despolarizaciones en expansión (SD) se demostraron posteriormente en numerosos estudios con animales como un mecanismo de lesión cerebral secundaria después de un accidente cerebrovascular isquémico, hemorragia subaracnoidea (SAH) y lesión cerebral traumática. También se ha demostrado que los SD ocurren en la materia gris cerebral del cerebro humano en pacientes después de lesiones cerebrales agudas como TBI, SAH y accidente cerebrovascular isquémico. Hasta la fecha, el seguimiento por electrocorticografía (ECoG) de más de 500 pacientes después de una lesión cerebral traumática ha demostrado que las SD se producen en el 55-90 % de las personas durante días o semanas después de la lesión inicial. Estos estudios han demostrado un pico inicial en la frecuencia de SD a los 1 o 2 días posteriores a la LCT y un segundo pico a los 6 o 7 días. Además, las SD se asocian con peores resultados después de un TCE.

Las SD, que consisten en ondas masivas que despolarizan las neuronas y los astrocitos y alteran la función cortical local durante minutos u horas, se demostraron por primera vez en pacientes con TBI grave a través de registros ECoG obtenidos de tiras de electrodos subdurales individuales. En estos estudios, a los pacientes con TCE grave que se sometieron a una intervención neuroquirúrgica para la descompresión y/o la evacuación del hematoma se les colocó una sola tira de electrodos subdurales lineales (seis electrodos con 10 mm de espacio entre electrodos) cerca del epicentro de la lesión, lo que permitió obtener registros continuos de ECoG durante hasta a 7 días después de la lesión inicial. Los estudios anteriores y varias investigaciones posteriores fueron pasos importantes para demostrar que (1) los fenómenos de SD, que se describieron por primera vez en estudios con animales, ocurren en pacientes después de una TBI y (2) las SD se asocian con un peor resultado después de una TBI.

A pesar de los avances que se han hecho, estudios previos descontinuaron los registros de ECoG después de un máximo de 7 días. Sin embargo, es probable que un período de registro de 7 días sea inadecuado para caracterizar con precisión la carga total de SD después de una TBI, ya que el trabajo anterior demuestra un período pico temprano de SD alrededor de 0-2 días después de la TBI, seguido de un período de reposo relativo y luego un segundo pico. de mayor frecuencia de SD alrededor de 7 días después de la TBI. Por lo tanto, un período de registro más prolongado brindará una mejor comprensión de la historia natural de las MS después de una TBI y permitirá una comprensión más precisa de los factores fisiológicos y fisiopatológicos que influyen en el inicio de estos eventos patológicos.

Todas las grabaciones anteriores de ECoG de SD se han basado en tiras de electrodos subdurales que consisten en una matriz lineal de electrodos colocados sobre la corteza cerebral cerca del tejido cerebral contusionado. Esta estrategia de grabación es adecuada para capturar eventos SD, sin embargo, ofrece la posibilidad de monitorear un área pequeña de la superficie cortical. La pequeña área de monitoreo impuso varias limitaciones a los estudios previos. Primero, los CSD se capturan dentro de una distancia limitada de cada contacto de electrodo de registro. Los CSD que ocurren más allá de la región de monitoreo no se registran y, por lo tanto, es probable que los estudios anteriores subestimen la verdadera frecuencia de los eventos de SD después de la TBI. En segundo lugar, la configuración lineal de las tiras subdurales no proporciona información espacial adecuada sobre las ondas CSD para determinar el origen o la dirección de propagación. La resolución espacial mejorada de las grabaciones de ECoG junto con las técnicas analíticas apropiadas permitirán determinar la dirección de propagación de la onda SD y posiblemente la identificación de focos patológicos donde se originan las SD. La identificación de dónde se originan las SD permitirá correlacionar estas ubicaciones con imágenes para determinar las características estructurales y la patología que dan lugar a este fenómeno patológico.

El objetivo general de este estudio es evaluar preliminarmente una estrategia de registro mejorada y técnicas analíticas para definir mejor los eventos de SD y las anomalías estructurales en el cerebro gravemente lesionado que producen estos eventos de CSD en TBI grave. Para lograr este objetivo, este estudio utilizará 4 tiras de electrodos subdurales dispuestas para producir una cuadrícula de 4x4 de contactos de electrodos para el registro de la actividad ECoG junto con la adquisición simultánea de varias otras medidas fisiológicas en pacientes con TBI que requieren intervención neuroquirúrgica.

Los hallazgos de este estudio podrían proporcionar un avance clave en los medios para monitorear los eventos de CSD después de una TBI e identificar los tipos específicos de patología que dan lugar a estos eventos. Este sería un próximo paso importante en el desarrollo de nuevas intervenciones para reducir o eliminar la frecuencia de SD en pacientes con TBI y, por lo tanto, el grado de lesión cerebral secundaria que conduce a una mayor morbilidad y mortalidad después de una lesión cerebral grave.

A pesar de los avances que se han hecho en el cuidado de los pacientes después de una lesión cerebral severa, el TCE continúa confiriéndole una morbimortalidad muy alta. El desarrollo de tratamientos efectivos para minimizar la morbilidad y la mortalidad después de una TBI se ha visto obstaculizado debido a una falta fundamental de comprensión de los factores que contribuyen a la lesión secundaria después del evento traumático desencadenante inicial. Al comprender mejor los mecanismos de la lesión cerebral secundaria después de una TBI, como la CSD, así como los métodos para monitorear eventos patológicos, habrá más oportunidades para desarrollar nuevos tratamientos. Este es un estudio preliminar con el objetivo de caracterizar mejor la CSD después de un TCE grave.

Los electrodos subdurales se han utilizado ampliamente para registrar la actividad ECoG después de una TBI y otras formas de lesión cerebral. A pesar de requerir una forma invasiva de registro, la actividad de ECoG sigue siendo el único medio establecido para monitorear eventos de CSD. La neuromonitorización invasiva a través de electrodos subdurales se demostró por primera vez en la década de 1930 y sigue siendo un procedimiento neuroquirúrgico común para la monitorización de la epilepsia. Una revisión retrospectiva reciente encontró una tasa general de complicaciones de aproximadamente el 9,1 %, con un 0,6 % de pacientes que experimentaron déficits neurológicos permanentes después de la colocación de electrodos subdurales.19 Además, no ha habido una sola infección asociada con la colocación de electrodos subdurales en el Centro Médico de la Universidad de Minnesota. Además de permitir la detección de eventos de CSD, los electrodos subdurales permitirán la identificación de convulsiones subclínicas y, por lo tanto, pueden proporcionar un beneficio clínico a los pacientes que se someten a un registro de electrodos subdurales.

Los sujetos inscritos en este estudio serán seleccionados entre pacientes que requieran una intervención neuroquirúrgica en forma de craniectomía o craneotomía y, por lo tanto, no estarán expuestos a un procedimiento invasivo únicamente para la colocación de electrodos de registro subdurales. Durante el procedimiento de craneotomía/craniectomía estándar, la duramadre se abre para exponer lo que permite la colocación de las tiras de registro subdurales con una modificación mínima del procedimiento quirúrgico estándar. Después de colocar las tiras subdurales, los cables se canalizarán lejos del cerebro para que salgan del cerebro y se minimice el riesgo de infección. Este enfoque tiene el beneficio adicional de que cuando finaliza el período de estudio, los cables tunelizados se pueden quitar al lado de la cama.

Además de las grabaciones de ECoG, se colocarán como parte otras formas de neuromonitorización invasiva, incluido el perno Licox (Integra Life Sciences, Plainsboro, Nueva Jersey) para medir la PIC, la oxigenación y la temperatura del tejido cerebral, así como el drenaje ventricular externo (EVD). del estándar actual de tratamiento de atención para TBI grave.

El período de estudio será mientras la neuromonitorización invasiva esté clínicamente indicada después de una LCT grave. Como se describe en la sección de antecedentes, las investigaciones previas de CSD terminaron después de un período de registro de 7 días. Es probable que el período de registro más corto haya impedido una comprensión completa de la historia natural de las CSD después de una LCT grave y, por lo tanto, una comprensión completa de los factores fisiopatológicos que producen estos eventos. Habrá un riesgo adicional mínimo al extender el período de registro al período completo de neuromonitorización invasiva clínicamente indicada, ya que la grabación subdural se realiza de manera rutinaria en la Universidad de Minnesota para monitorear la epilepsia durante 4 a 6 semanas sin una complicación grave documentada.

El Centro Médico del Condado de Hennepin (HCMC) es un centro regional de traumatología de nivel 1 que presta servicios en el medio oeste superior y es uno de los sitios de capacitación para el Programa de Residencia en Neurocirugía de la Universidad de Minnesota. Como un gran centro de trauma regional, históricamente ha habido un gran volumen de pacientes con TBI grave que requirieron intervención neuroquirúrgica en forma de craneectomía o craneotomía con posterior neuromonitorización invasiva prolongada necesaria como parte del estándar de atención clínica. La población del estudio se extraerá de todos los pacientes con trauma que se presenten en el Departamento de Emergencias de HCMC, en la bahía de trauma o como transferencia directa a neurocirugía.