Aivojen itsesäätelyn multimodaalinen seuranta lasten aivovaurion jälkeen

A. Tausta ja tarkoitus

Akuutti neurologinen vaurio (ANI) on tärkeä ja yleinen kuolleisuuden ja sairastuvuuden syy pediatriassa, kuten traumaattinen aivovaurio (TBI), stoke ja hypoksis-iskeeminen enkefalopatia (HIE). ANI-lasten tehohoidon hallinnassa on edistytty, mikä parantaa kuolleisuutta, mutta eloonjääneille jää usein pitkäaikaisia ​​neurologisia ja neuropsykologisia vammoja. On arvioitu, että jopa 50-60 % lapsista, joilla on vaikea TBI, kärsii joistakin pitkäaikaisista neurologisista seurauksista, kuten kognitiivisista, käyttäytymis-, psykiatrisista ja psykologisista vioista huolimatta nykyaikaisesta kehittyneestä hoidosta. ANI:sta eloonjääneiden elämänlaatu ja kykynsä osallistua päivittäiseen toimintaan voivat myös heiketä, ja heidän pitkäaikaishoitonsa voi aiheuttaa huomattavan sosioekonomisen taakan. Aivot ovat erittäin metabolinen elin, joka edustaa 2 % kehon kokonaispainosta, mutta kuluttaa 20 % hapesta. Aivojen riippuvuus korkeasta aerobisesta soluaineenvaihdunnasta edellyttää jatkuvaa hapen ja glukoosin saantia. Tämä suuri energiantarve merkitsee kuitenkin myös sitä, että aivosolut ovat erityisen alttiita vaurioille, kun ravintoaineita puuttuu jopa hyvin lyhyitä aikoja. Aivojen energiaravinteiden toimitus on erittäin kontrolloitu prosessi, jota ylläpidetään monimutkaisen tasapainoisen aivoverenkierron kautta, joka säätelee aivoverenkiertoa (CBF) vakionopeudella kudostarpeen tyydyttämiseksi. Yksinkertaisimmassa mallissa CBF on verrannollinen aivoverisuonijärjestelmän paine-eroon ja on kääntäen verrannollinen aivoverisuoniresistanssiin (CVR). Ajopaine-ero tai aivojen perfuusiopaine (CPP) edustaa verisuonten paine-eroa aivokudoksessa ilmaistuna keskimääräisenä valtimopaineena (MAP) vähennettynä kallonsisäisellä paineella (ICP).

Normaaleissa fysiologisissa tiloissa CBF on suurelta osin riippumaton CPP:stä laajalla painealueella muuttamalla CVR:ää, prosessia, joka tunnetaan nimellä aivojen autoregulaatio (CA). Aivojen autosäätelyä ohjaa neurogeenisten, metabolisten ja myogeenisten mekanismien monimutkainen vuorovaikutus. CA:n aikana aivojen arteriolit laajentuvat (pienenee vastustuskyky) tai supistuvat (resistanssi kasvaa) ylläpitäen riittävää CBF:tä kudosten aineenvaihdunnan tarpeiden täyttämiseksi (kuva 1). ANI:n jälkeen endogeeniset autosäätelymekanismit voivat olla heikentyneet, mikä altistaa herkän kudoksen iskemialle tai vasogeeniselle turvotukselle. Normaalitilassa CA ylläpitää vakiona CBF:tä laajalla perfuusiopaineella, mutta CA:n häviämisen myötä CBF muuttuu lineaariseksi perfuusiopaineen kanssa siten, että mikä tahansa CPP:n tai MAP:n väheneminen aiheuttaa vastaavan verenvirtauksen laskun. Vaikean TBI:n, sydämenpysähdyksen tai spontaanin kallonsisäisen verenvuodon jälkeen lapset voivat kärsiä aivojen ja systeemisten patofysiologisten muutosten yhdistelmästä, kuten hypotensiosta, sokista, aivoturvotuksesta, kohonneesta kallonsisäisestä paineesta, akuutista verenhukkaanemiasta ja hengitysvajauksesta. Siksi CA:n biologinen järjestelmä on kliinisesti tärkeä mekanismi, joka toimii suojaamaan aivojen hypoperfuusiolta tai hyperperfuusiolta patofysiologisten muutosten aikana, joita esiintyy yleisesti neurokriittisissä sairauksissa, joissa potilailla voi olla nopeita muutoksia verenpaineessa, kallonsisäisessä paineessa tai systeemisessä hapen kuljetuksessa.

Aivojen verenvirtausta ei mitata suoraan sängyn äärellä kliinisessä käytännössä, joten joko CPP:tä (jos ICP mitataan) tai MAP:ia käytetään ikään perustuvan tavoitteen kohdistamiseen kliinisessä käytännössä. Tällä lähestymistavalla on kuitenkin useita rajoituksia, 1) optimaalista MAP/CPP-kynnystä ei tunneta lapsilla eri ikäryhmissä, 2) optimaalinen MAP/CPP-arvo ei todennäköisesti heijastu pelkästään ikään perustuvassa tavoitteessa, vaan se on erittäin korkea. riippuu yksittäisestä potilaasta ja vammatyyppisistä tekijöistä ja 3) tästä epävarmuudesta johtuen on olemassa laajaa kliinistä vaihtelua siinä, minkä arvon lääketieteen tarjoajat päättävät kohdistaa MAP/CPP:hen ANI:n jälkeen. Lisäksi, koska autoregulaatio on jatkuva spektri, joka riippuu CVR:n mukautuvasta vasteesta virtauksen säätelyyn, häiriöt voivat muuttua ajan myötä ja ne voivat myös vaihdella samalla potilaalla eriasteisilla fysiologisilla poikkeavuuksilla. Koska CBF:tä ei mitata kliinisessä käytännössä, potilaan todellista kykyä ylläpitää riittävä CBF tietyllä MAP/CPP:llä oletetaan, mutta sitä ei tiedetä. Pelkästään perfuusiopaineeseen luottaminen ei ota huomioon CA:n muutoksia, jotka tapahtuvat aivovamman jälkeen, mikä estää kliinikon kykyä määrittää, onko CBF riittävä tyydyttämään metaboliset tarpeet tietyllä MAP/CPP:llä.

On olemassa tutkimuksia, jotka tukevat teoriaa, jonka mukaan heikentynyt CA on tärkeä tekijä ANI:ssa. Aikuisilla CA:n heikentymiseen liittyy huonompi lopputulos, ja sen on osoitettu esiintyvän laajan kirjon neurologisten vammojen jälkeen, mukaan lukien TBI, HIE, subarachnoidaalinen verenvuoto ja aivohalvaus.

Samanlaisia ​​raportteja huonoista tuloksista lasten TBI:n ja vastasyntyneiden ja lasten HIE:n jälkeen on havaittu heikentyneen potilailla, joilla on heikentynyt CA. Nykyisessä ymmärryksessämme CA:n mittaamisesta on kuitenkin edelleen merkittäviä tietopuutteita, sillä mitkä potilaat ovat vaarassa sairastua CA:n heikkenemiseen, jos CA-muutokset liittyvät huonompiin pitkäaikaisiin toiminnallisiin tuloksiin ja mikä tärkeintä, kuinka tutkijat voivat käyttää potilaan tietoja. CA-tila tehostetun osastomme hallinnan optimoimiseksi tulosten parantamiseksi. Nykyiset hoitovaihtoehdot lapsille vaikean TBI:n ja kallonsisäisen verenvuodon jälkeen voivat sisältää invasiivisen ICP-monitorin ja valtimolinjan käytön valtimoverenpaineen (ABP) ja CPP:n jatkuvaan mittaamiseen, mutta nämä laitteet eivät sinänsä anna tietoa aivoverenkiertojärjestelmän tilasta. . Tutkimuksemme tavoitteena on hyödyntää kahta uutta ei-invasiivista menetelmää dynaamisen autosäätelyn arvioimiseksi kuvaamaan CA-häiriöiden esiintyvyyttä ja ajallista profiilia ANI:n jälkeisen akuutin vaiheen aikana lapsilla, jotka sisältävät potilaan nykyisten valvontalaitteiden tarjoamia kliinisiä tietoja. Tutkijat pyrkivät myös tutkimaan yhteyttä heikentyneen CA:n ja lyhyen ja pitkän aikavälin toiminnallisen neurologisen lopputuloksen välillä. Tämä tutkimusehdotus yrittää korjata joitakin tietopuutteitamme CA-häiriöiden ja optimaalisten MAP/CPP-tavoitteiden määrittämisessä lapsille ANI:n jälkeen. Tutkijat toivovat, että tämä tutkimus lisää ymmärrystämme ANI:n jälkeisistä CA-häiriöistä, ja tästä tutkimuksesta saadut tiedot johtavat kliinisesti hyödyllisiin työkaluihin, jotka sisältävät CA-arvioinnin vuodepaikan päällä parantamaan lasten neurokriittisten hoitopotilaiden hoitoa.

Aivojen dynaamisen autoregulaation arviointimenetelmät CA:n arvioimiseksi on aiemmin tutkittu erilaisia ​​menetelmiä, eikä tällä hetkellä ole olemassa yleisesti hyväksyttyä menetelmää aivojen autosäätelyn hermovaskulaarisen järjestelmän eheyden arvioimiseksi. CA:n mittaukset on kuvattu staattisena tai dynaamisena prosessina. Staattinen CA liittyy CBF:n nettomuutokseen, joka seuraa ABP:n manipulointia vakaan tilan olosuhteissa, tyypillisesti lääkkeillä, jotka joko lisäävät tai alentavat verenpainetta. Tässä menetelmässä, jos CBF pysyi vakiona ABP:n muutoksissa, autoregulaation katsotaan olevan ehjä. Dynaaminen CA kuvaa nopeita mekanismeja, jotka mahdollistavat verenkierron palautumisen nopeiden ABP-muutosten jälkeen, jotka tyypillisesti tapahtuvat pidemmän ajan kuluessa. Perinteisissä menetelmissä CA:n tutkimiseksi käytetään tekniikoita, kuten vasopressorin antamista, kyykkyä, kaulavaltimon kompressointia ja reiden hihansuiden tyhjennystä suuren verenpaineen vaihtelun aikaansaamiseksi CBF-vasteen mittaamiseksi. Nämä liikkeet perustuvat kuitenkin potilaiden yhteistyöhön, eivätkä ne välttämättä sovellu neurokriittisten sairauksien tapauksessa. Viimeisen vuosikymmenen aikana on edistytty uusien menetelmien kehittämisessä dynaamisen aivojen autoregulaation (dCA) vasteen arvioimiseksi kvantifioimalla ristikorrelaatio MAP:n ja CPP:n spontaanien värähtelyjen ja vastaavien CBF:n tai hapetuksen värähtelyjen välillä kokeellisesti aiheutettujen muutosten sijaan. Vaikka spontaaneja värähtelyjä ABP:ssä ja CBFv:ssä on tiedetty esiintyvän useiden vuosien ajan, näiden värähtelyjen toiminta on edelleen tuntematon. Niiden uskotaan olevan peräisin autonomisista vasteista, jotka syntyvät aivorungossa ja perifeerisissä baroreseptoreissa. Aivovaltimoiden vaste ABP:n muutoksiin ei ehkä ole riittävän nopea vastustaakseen suuritaajuisia muutoksia, joten näiden taajuuksien vaihtelut siirtyvät muuttamattomina aivoverenkiertoon. Sitä vastoin aivojen valtimot voivat estää hitaamman taajuuden värähtelyjä (0,02 Hz - 0,2 Hz) jatkuvan virtauksen ylläpitämiseksi. Juuri näillä matalataajuuksisilla tai hitaiden aaltojen jaksoilla CA:n uskotaan toimivan järjestelmänä ABP:n muutoksiin. Siirtofunktioanalyysi ja aallokkokoherenssianalyysi ovat matemaattisia malleja, jotka mahdollistavat CA-syötön ja -lähtöjen samanaikaisen analyysin useilla fysiologisesti merkityksellisillä CA-värähtelytaajuuksilla. Mittaukset tulkitaan sen käsitteen perusteella, että dCA pyrkii minimoimaan MAP:n spontaanin värähtelyn vaikutuksen CBFv:hen. Ilman toiminnallista CA-vastetta jokainen spontaani värähtely MAP:ssa liittyisi samanlaiseen värähtelyyn CBFv:ssä suuruuden, keston ja taajuuden suhteen. Tutkijat yhdistävät kaksi ei-invasiivista tekniikkaa tutkiakseen ajallista dCA-suhdetta ANI:n jälkeen käyttämällä potilaan MAP:n tai CPP:n spontaaneja vaihteluita syötteenä ja CBFv:tä tai aivojen alueellista hapetusta lähtönä. Tärkeää on, että ne kaksi menetelmää, joita tutkijat tulevat tutkimaan, käyttävät potilaan fysiologisten aaltomuotojen spontaaneja vaihteluita. Tämä eliminoi tarpeen kokeelliseen verenpaineen manipulointiin, mikä voi aiheuttaa riskin potilaalle. Ensimmäisessä menetelmässä suoritetaan 30 minuutin transkraniaalinen doppler- (TCD) sonografinen tutkimus MAP/CPP:n ja CBFv:n spontaanien värähtelyjen siirtofunktioanalyysin (TFA) analysoimiseksi päivinä 1-10 vamman jälkeen. Toisessa menetelmässä tutkijat tutkivat dCA-muutoksia, joita esiintyy jatkuvasti vaurion ensimmäisten 7-10 päivän aikana käyttämällä ei-stationaarista aallonkoherenssianalyysin mallia MAP/CPP:n ja aivokudoksen happisaturaatioiden välillä. Molemmissa malleissa tutkijat käyttävät MAP/CPP-arvoja, jotka on mitattu pysyvästä valtimolinjasta, joka on sijoitettu osana tavanomaista lääketieteellistä hoitoa.

Transfer Function Analysis (TFA) Transfer Function Analysis on matemaattinen malli kuvaamaan spontaaneja vaihteluita MAP:ssa ja aivoveren virtausnopeudessa (CBFv), jolla voidaan analysoida CA:n sekä staattisia että dynaamisia komponentteja. Aika-alueella saadaan ABP:n ja CBFv:n keskiarvot jokaiselle sydämen syklille, ja spektrianalyysialgoritmia Fast Fourier Transform käytetään spektriestimaattien saamiseksi taajuustasolla, jota käytetään koherenssin, vahvistuksen ja vaiheen laskemiseen kuvaamaan tehokkuutta ja latenssia. CA-taajuusvaste erittäin alhaisella alueella (VLF: 0,02-0,07 Hz), matala (LF: 0,07–0,20 Hz) ja korkea (HF: 0,20–0,50) Hz) taajuusalueita. Analyysi perustuu olettamukseen, että autoregulaatio toimii "stationaarisessa" lineaarisessa järjestelmässä, jossa MAP pitää tuloa ja CBFv lähtönä. Analyysi suoritetaan potilaan vakauden aikana, jolloin akuutteja toimenpiteitä ei tehdä. Tiedonkeruuasetukset ja myöhemmät TFA-analyysit ovat kansainvälisen aivojen autoregulaatiotutkimusverkoston valkoisen kirjan mukaisia. Kontrolliryhmä potilaista otetaan mukaan tähän tutkimukseen, jolla on valtimolinjat, mutta ilman neurologista vauriota, ja niille suoritetaan CBFv ja TFA vertailuryhmänä.

Wavelet Coherence Analysis (WCA) Near-infrared spectroscopy (NIRS) on ei-invasiivinen valoa emittoiva elektrodimenetelmä alueellisen kudosten hapetuksen mittaamiseen. Hapetetun hemoglobiinin (HbO2) ja happivapaan hemoglobiinin (Hb) valon imeytymiselle herkät koettimet voidaan asettaa suoraan otsan iholle mittaamaan aivokudoksen happisaturaatiota (SctO2) tai differentiaalista hemoglobiinipitoisuutta (HbD = HbO2 - Hb). SctO2:ta on käytetty ei-invasiivisena menetelmänä alueellisten aivojen perfuusion tai verenvirtauksen muutosten mittaamiseen CA:n arvioimiseksi. Spontaanit värähtelyt CBF:ssä voidaan siksi arvioida SctO2-arvojen muutoksilla ajan myötä ja analysoida MAP:n muutoksiin nähden. Aiemmissa tutkimuksissa on käytetty lineaarista korrelaatiokerrointa SctO2:n ja MAP:n välisen suhteen analysoimiseksi aikuisten ja lasten tutkimuksissa dCA:n arvioimiseksi sydänleikkauksen, subarachnoidaalisen verenvuodon ja TBI:n jälkeen. Nämä aikaisemmat analyyttiset menetelmät perustuvat oletukseen, että mittaukset saadaan kiinteässä järjestelmässä, toisin sanoen neurovaskulaarinen ja systeeminen hemodynamiikka ei muutu ajan myötä. Todellisuudessa tutkijat tietävät, että verenpaine ja aivotekijät, kuten ICP ja verenpaine, ovat ei-stationaarisia ja muuttuvat usein, erityisesti varhaisina tunteina ja päivinä kriittisen sairauden jälkeen. Aaltokoherenssianalyysi olettaa ei-stationaarisen järjestelmän ja saattaa pystyä paremmin karakterisoimaan dCA-häiriöitä jatkuvasti liikkuvassa järjestelmässä reaaliaikaisten fysiologisten muutosten aikana, jotka tapahtuvat järjestelmän rasituksen ääripäissä, joita aiemmilla menetelmillä ei voida testata. Wavelet-koherenssianalyysiä voidaan käyttää myös MAP:n ja SctO2:n välisen dynaamisen suhteen kvantifiointiin paljon pidemmällä aikavälillä verrattuna TCD-pohjaiseen analyysiin. TFA:n tapaan aaltokoherenssi käyttää vaihetta, vahvistusta ja koherenssia määrittääkseen suhteen kahden aaltomuotoarvon MAP/CPP ja SctO2 välillä. NIRS-pohjaisen SctO2:n käyttämisellä CBF:n muutosten mittaamiseen on etuja, että se on vakaa anturi, joka ei ole alttiina liikehäiriöille, ei-invasiivinen rutiinimonitori tehohoitoyksikössä ja menetelmä, joka ei vaadi erityiskoulutusta ja sopii pitkäaikaiseen käyttöön. jatkuva seuranta. Potilaiden kontrolliryhmä otetaan mukaan tähän tutkimukseen ilman neurologisia vaurioita, mutta valtimolinjat ja NIRS-seuranta toimivat vertailuryhmänä suorittamalla MAP:n ja SctO2:n aallonkoherenssianalyysiä 72 tunnin ajan.

B. Opintojen tavoitteet

Tavoite 1: Käytä siirtofunktioanalyysiä aivojen autoregulaatiovahvistuksen ja vaihearvojen analysoimiseen erittäin alhaisilla (VLF: 0,02-0,07) Hz), matala (LF: 0,07–0,20 Hz) ja korkea (HF: 0,20–0,50) Hz) MAP/CPP:n ja CBFv:n taajuusalueet akuutin aivovamman jälkeen vamman jälkeisinä päivinä 1-10.

Tavoite 2: Hyödynnä aallokekoherenssianalyysiä jatkuvasti mitatun MAP/CPP:n ja alueellisen aivojen hapetussaturaation koherenssiarvojen analysoimiseksi eri aika- ja ajanjaksoalueilla vaurion jälkeisinä päivinä 1-10 päivää aivovauriopotilailla.

Tavoite 3: Arvioi toiminnallinen tulos potilailla, joilla on häiriintynyt aivojen autosäätely sairaalan kotiutuksen avulla, 3 ja 6 kuukauden kuluttua vaurion jälkeisistä neurologisista mittauksista.

C. Tutkimussuunnittelu

C.1 Lyhyt hankkeen yhteenveto Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttävät kahta ei-invasiivista menetelmää dynaamisen CA:n ajallisten muutosten tutkimiseen suorittamalla ristikorrelaatioanalyysin spontaaneista vaihteluista MAP/CPP:ssä aivojen verenvirtauksen nopeuden ja aivojen alueellisten hapetusalueiden kanssa. tutkia CA-häiriöitä akuutin lasten akuutin neurologisen vamman jälkeen. Ensimmäisessä menetelmässä tutkijat käyttävät MAP/CPP- ja TCD-pohjaisten CBFv-aaltomuotojen siirtofunktioanalyysiä CA-komponenttien vahvistuksen ja vaiheen mittaamiseen vamman jälkeisinä päivinä 1, 2, 3, 5, 7 ja 10. Tämä malli olettaa paikallaan olevan järjestelmän, jota suoritetaan 30 minuutin ajan potilaan vakauden aikana. Toisessa menetelmässä tutkijat hyödyntävät MAP/CPP- ja NIRS-pohjaisten kudosten happisaturaation (StO2) aallokekoherenssianalyysiä ja mittaavat jatkuvia ja dynaamisia CA-muutoksia, joita esiintyy useilla potilaan fysiologisilla muuttujilla ensimmäisten 7-10 aikana. päivää loukkaantumisen jälkeen. Tämä malli mahdollistaa CA:n mittaamisen olettaen, että järjestelmä on ei-stationaarinen, mikä heijastaa tarkemmin todellisia patofysiologisia ja biologisia häiriöitä, joita esiintyy potilailla ensimmäisten päivien aikana neurokriittisen vaurion jälkeen. Vertailuun normaaleihin CA-arvoihin tutkijat käyttävät kontrolliryhmää potilaita, joilla ei ole neurologisia vaurioita ja jotka ovat jo intuboituja ja rauhoitettuja hoidon standardin mukaisesti. Tutkimus- ja kontrolliryhmälle asetetaan valtimolinjat osana normaalia hoitoa MAP:n mittaamiseksi tutkimusanalyysiä varten. Ensisijaiset analyysit suoritetaan käyttämällä kahta matemaattista mallia spontaaneista värähtelyistä fysiologisissa aaltomuodoissa käyttämällä jatkuvaa MAP/CPP:tä CA-syötteenä ja CBFv:tä (TFA) tai aivojen alueellista hapetusta (aallonkoherenssi) CA-lähtönä. Tutkijat mittaavat myös CA:n vaikutusta toiminnallisiin tuloksiin mittaamalla lasten neurologisten toiminnallisten ja vammaisten asteikot sairaalasta poistuttaessa, 3, 6 ja 12 kuukauden kohdalla. Tietojemme lisääminen CA:ssa tapahtuvista ajallisista muutoksista aivovaurion kriittisten alkuvaiheiden aikana johtaa parempaan ymmärrykseen siitä, kuinka aivot säätelevät virtausta vamman jälkeen, mikä estää sekundaarista iskemiaa ja auttaa kehittämään potilaskohtaisia ​​fysiologisia tavoitteita MAP:lle tai CPP:lle. optimoida CBF ottamalla huomioon potilaiden heterogeenisyyden ja yksilölliset erot parantaen neurologisia tuloksia.

C.2 Infrastruktuurin kuvaus Kaikki tutkimuspotilaat rekisteröidään Children's Medical Center Dallasissa. Tiedonkeruu tapahtuu sekä paperisten tapausraporttilomakkeiden, sähköisen sairauskertomuksen tarkastelun että kohteen tietojen suoran lataamisen avulla vuodevierestä Phillips Intellivue -näytöstä. Dr. Miles (PI) on UTSW Medical Centerin lastenlääketieteen apulaisprofessori ja hän on ollut lasten tehohoitoyksikön (PICU) hoitajana vuodesta 2005. Dr. Miles ohjaa suoraan tutkimusta ja hänellä on kokemusta sekä TCD-tekniikoista että kliinisistä kokeista PICU:ssa. Dr. Milesilla on tällä hetkellä käytössään seuraavat tätä tutkimusta varten hankitut tutkimuslaitteet: 1) erikoistunut kannettava työasema, jossa on henkilökohtainen tietokone, näyttö ja DWL-transkraniaalinen dopplerlaite CBF-nopeuksien mittaamiseen ja MAP:n ja CBFv:n samanaikaiseen lataamiseen Medicollector-ohjelmistolla, 2) lisätietokone ja pienempi työasema jatkuvalle NIRS-tiedolle jatkuvaa Phillips-monitorin tiedonkeruuta varten Medicollector-ohjelmistolla ja 3) kaksi erityisesti suunniteltua lasten pääkappalesarjaa kannettavilla TCD-antureilla 30 minuutin jatkuvan TCD-aaltomuodon mittaamiseen. CA:n aaltokoherenssianalyysi suoritetaan yhteistyössä Dr. Fenghua Tian Ph.D:n kanssa, joka on tiedekunnan jäsen Teksasin yliopiston biotekniikan osastolla Arlingtonissa. Dr. Tianin tutkimusasiantuntemus sisältää NIRS:n ja noninvasiivisten menetelmien käytön CA:n mittaamiseen sekä useita julkaisuja, joissa käytetään aallokkokoherenssia, jotka tutkivat CA:ta vastasyntyneillä HIE:n jälkeen ja lapsilla, jotka saavat kehonulkoista tukea. Dr. Tian tarjoaa myös tilastollista analyyttistä tukea. CA:n siirtofunktioanalyysi tehdään yhteistyössä Southern Methodist Universityn sovelletun fysiologian ja terveydenhoidon laitoksen apulaisprofessorin Dr. Sushmita Purkayasthan kanssa. Dr. Purkayastha laboratorio tutkii yhteyttä lievän traumaattisen aivovaurion kliinisten oireiden ja aivoverenkierron säätelyn välillä. Hän käyttää tällä hetkellä samanlaisia ​​TFA-menetelmiä tutkiakseen CA:n muutoksia aivotärähdyksen jälkeen yliopistourheilijoilla ja on julkaissut tuloksia potilaista, joilla on aivohalvaus ja valkoisen aineen poikkeavuuksia. Laurence Ryan Ph.D. tarjoaa tietokonetekniikan tuen ja tilastollisen analyysin luomalla mukautetun MatLab-ohjelmistokoodin (Mathowrks, Natick, MA) aaltomuodon CBFv- ja MAP-tietojen signaalinkäsittelyä varten TFA-taajuuskäyriksi.

C.3 Tutkimustoimenpiteet Tavoitteen 1 tutkimustoimenpiteet ovat keskimääräisiä arvioita siirtofunktion vahvistuksesta (cm/s/mmHg), vaiheesta (radiaaneja) ja koherenssista erittäin alhaiselle (VLF: 0,02-0,07). Hz), matala (LF: 0,07–0,20 Hz) ja korkea (HF: 0,20–0,50) Hz) MAP- ja CBFv-spontaanivärähtelyistä lasketut taajuusalueet. Tavoitteen 2 tutkimustoimenpiteiden tutkimustoimenpiteisiin kuuluu neliöaallon ristikkokoherenssin (R2) laskeminen välillä 0-1, mikä edustaa spontaanin värähtelyn korrelaatioiden merkitystä MAP- ja SctO2-arvoissa ensimmäisen 7-10 vauriopäivän aikana. Tässä mallissa R2-arvo 1 edustaa heikentynyttä autosäätelykorrelaatiota, jossa muutokset MAP:ssa korreloivat merkittävästi aivojen hapetuksen muutosten kanssa. Ei-merkittävä arvo osoittaisi, että SctO2:n spontaanit vaihtelut eivät suurelta osin liity MAP:n muutoksiin. Neliöityä ristiaallonkoherenssikynnysarvoa, joka on > 0,7, käytetään merkitsevyyden vuoksi, ja se piirretään potilaan seuranta-ajan (X-akseli) ja taajuuden tai ajanjakson (Y-akseli) poikki. Tässä mallissa mitataan paljon pienempitaajuisia värähtelyjä kuin TFA:lla analyysissä, joka vaihtelee 30 minuutista 256 minuuttiin. Jokaiselle potilaalle mitataan prosenttiosuus kokonaisseurantaajasta, jolla on merkittävä ristiaallon MAP- ja SctO2-koherenssi.

C.4 Opiskelun aikajana Opiskelutoimintaa jatketaan 3 vuoden ajan tai kun tavoiteltu 35 koehenkilöä on saavutettu. PICU:n vakavien TBI-, aivohalvaus- ja HIE-mekanismien vuotuisten vastaanottojen historiallisten lukujen perusteella tutkijat odottivat tutkimustavoitteen saavuttamista tutkimuksen aikakehyksen sisällä suostumuksen hylkäämis-/hylättyjen kelpoisuusasteen ollessa 20–40 %. Tutkimuksen ei-invasiivisen ja havainnoivan luonteen vuoksi tutkijat toivovat, että suostumusprosentti on korkea tässä tutkimuksessa. Erilaisista akuuteista neurologisista vammoista kärsivien lasten mukaan ottaminen tulisi myös osaltaan edistää tavoiteilmoittautumisen saavuttamista tutkimuksen aikakehyksen sisällä. Neurologinen seuranta jatkuu 12 kuukautta sen jälkeen, kun viimeinen potilas on kotiutettu.

D. Tutkimusmenettelyt

D1. Transkraniaalisen Doppler-sonografian tutkimusryhmän henkilökunta suorittaa transkraniaalisen doppler-sonografian (TCD) vamman jälkeisinä päivinä 1, 2, 3, 5, 7 ja 10 insonoidakseen oikean ja vasemman keskimmäisen aivovaltimon keskiarvon, huippu- ja diastolisen virtausnopeuden (cm/s). ) temporaalisen luuikkunan kautta. TCD käyttää ultraääniaaltoja veren liikkumisnopeuden mittaamiseen kallonsisäisissä verisuonissa. Koska veren virtausnopeus ja suonen signaalin saanti on erittäin herkkä anturin liikkeelle, jatkuvaan seurantaan käytetään kiinteää anturin pääkappaletta (LAM-Rack tai Elastic Headband, DWL, Saksa). Tämä pääkappale käyttää joko kiinteää metallirunkoa tai pehmeitä silikonihihnoja kiinnittämään TCD-anturit kallon pintaan sen jälkeen, kun suonisignaali on saatu. Pääkappaleessa on pehmeä vaahtomuovikiinnitys, eikä sen pitäisi aiheuttaa epämukavuutta. Pään ympärysmitta mitataan ja keskiviivan keskilinjan 10 mm vasemmalla ja oikealla etäisyydellä keskimmäinen aivovaltimon/etumaisen aivovaltimon (MCA/ACA) haarautuminen tunnistetaan ensin kädessä pidettävällä anturilla, jossa optimaalinen insonaatioasento merkitään ensin optimaaliseen asentoon. asento terävällä huopakynällä iholla. Tämä mahdollistaa nopeamman ja johdonmukaisemman sijoittamisen kiinteän pääkappaleen kanssa myöhempiä mittauksia varten. Tutkijat käyttävät keskimmäistä MCA:ta tai optimaalisinta signaalia kullekin potilaalle, mutta samaa MCA-suonensyvyyttä käytetään toistuvissa mittauksissa. Tämä toimenpide vaatii 20–30 minuuttia jatkuvia TCD-mittauksia ja rinnakkaisen MAP-aaltomuodon Phillips Intellivue -potilasmonitoriin yhdistetystä invasiivisesta valtimolinjasta. Lukemat kerätään potilaan vakauden aikana, jolloin akuutteja lääketieteellisiä toimenpiteitä tai hengityslaitteen muutoksia ei tehdä. Valtimoverenpainelukemat mitataan invasiivisesta valtimopaineanturista, joka on jo asennettu verenpaineen kliinistä seurantaa varten. TCD-mittaukset suoritetaan erillisellä TCD-laitteella (Doppler-BoxTM, Compumedics DWL, Saksa), johon on asennettu QL-kuvausohjelmisto ja analogiset TCD-signaalilähtöominaisuudet. Erityisesti suunniteltu kannettava tietokonekärrytyylinen työasema, joka koostuu Doppler-Boxista, PC-kannettavasta ja pöytätietokoneesta sekä tutkimuskäyttöön tarkoitetusta 22 tuuman näytöstä, voidaan helposti siirtää mihin tahansa tehohoitoyksikön huoneeseen vuodeseurantaa varten. Vaikka haittatapahtumia ei ole raportoitu yli 20 vuoden kokemuksella TCD:n käytöstä neurosonografiassa, tutkimuspotilaat voivat kokea stimulaatiota päänkappaleen ja anturin sijoittelun avulla. Tutkijat pyrkivät minimoimaan tämän mahdollisimman paljon, jos potilaan fysiologinen tila ei siedä edes lieviä liikkeitä päähineasennossa, tutkijat keskeyttävät toimenpiteen.

D2. Lähi-infrapunaspektroskopia Aivojen alueoksimetria Aallonkoherenssia koskevia tietoja kerätään jatkuvasti ensimmäisten 7–10 vastaanottopäivän aikana yhdistettyjen NIRS/MAP-valvontalaitteiden avulla. SctO2:n muutosten analysointi MAP/CPP:n vaihteluiden kanssa jatkuvasti käyttämällä aallokokoherenssia ensimmäisten 7–10 päivän aikana on tärkeää, koska se paljastaa CA:n dynaamiset muutokset, jotka tapahtuvat todellisten patofysiologisten häiriöiden aikana tavoitearvojen marginaaleilla neurokriittisissä sairauksissa, kuten jaksot, joissa MAP/CPP tai kohonnut ICP Intrakraniaalinen paine (ICP). Aivooksimetria-arvot kerätään 1 Hz:llä NIRS-monitorista (Medtronic, INVOS 5100C Cerebral Oximetry, Minneapolis, MN). Itseliimautuva kertakäyttöinen NIRS-anturi sijoitetaan puhtaalle ja kuivalle paikalle oikealle/vasemmalle tai molemminpuoliselle otsalle kulmakarvojen yläpuolelle ja karvaviivan alapuolelle ja etäälle vaurioituneesta kudoksesta, sagittaalisesta poskiontelosta tai etuosan ylimääräisistä aksiaalisista verenvuodoista, jotka ovat anturin alla. . Anturin ympärillä oleva iho tarkastetaan kahdesti päivässä ja anturit pidetään poissa voimakkaasta valosta ja kosteudesta. Anturit poistetaan, jos potilaalle tehdään MRI, mutta ei, jos hänelle tehdään aivojen TT. Jos potilaalla on NIRS osana normaalia lääketieteellistä hoitoa, tutkijat suostuvat keräämään SctO2-arvoja, joita kliininen ryhmä käyttää enintään 10 päivän ajan tai niin kauan kuin monitori on paikallaan. Potilaille, joiden NIRS-valvonta ei ole vakiohoitolaite, tutkimusryhmä toimittaa NIRS-anturin ja -monitorin ja SctO2-arvo näkyy näytöllä tutkimustoimenpiteiden aikana. Lääkäriryhmä sokeutuu TCD- ja/tai SctO2-arvoille, jos ne kerätään yksinomaan tutkimustarkoituksiin. Näyttö on suojattu salasanalla, eivätkä suoratoistotiedot ole henkilöstön tai perheen nähtävissä ilman salasanaa näytönsäästäjän näytön lukituksen avaamiseksi.

D3. Neurologisten tulosten arviointi Neurologinen tulos arvioidaan sairaalasta kotiutumisen yhteydessä, 3, 6 ja 12 kuukautta vamman jälkeen. 8-pisteen Glasgow Outcome Scale Extended-Pediatrics (GOSEP) -tutkimusta käytetään neurologisten toiminnallisten tulosten luokkiin. GOSEP-pistemäärä 1 = normaali, 2 = lievä vamma, 3 = ylempi kohtalainen vamma tai 4 = alempi kohtalainen vamma luokitellaan suotuisaksi tulokseksi. GOSEP-pistemäärä 5 = ylempi vaikea vamma, 6 = alempi vaikea vamma, 7 = vegetatiivinen tila tai 8 = kuolema luokiteltiin on epäsuotuisa tulos. Tutkimuksen jäsen suorittaa GOSEP-tutkimuksen 10 minuutin vanhemman/laillisen huoltajan puhelinhaastattelun kautta. Neuropsykologisia tuloksia mitataan myös käyttämällä Pediatric Evaluation of Disability Inventory Computer Adaptive Test (PEDI-CAT), validoitua työkalua päivittäisten toimintojen, liikkuvuuden, sosiaalisten/kognitiivisten toimintojen ja vastuullisuuden mittaamiseen syntymästä 18 vuoden ikään asti. PEDI-CAT on tietokonepohjainen ohjelma, joka suoritetaan puhelimitse haastattelijan lukeessa kysymyksiä ja syöttäen tunnistamattomia vastauksia verkkopohjaiseen ohjelmaan analysointia ja raportointia varten.