Dépolarisation de propagation corticale après une lésion cérébrale traumatique grave

Le but de cette étude est d'améliorer notre compréhension des dépolarisations de propagation corticale (CSD) en tant que mécanisme de blessure secondaire dans les lésions cérébrales traumatiques graves (TBI). Les principaux obstacles à l'avancement du traitement du TCC sont son hétérogénéité en termes de cause, de gravité, de physiopathologie et la rareté des cibles thérapeutiques. À l'heure actuelle, il n'existe aucune intervention pour inverser ou restaurer la fonction du tissu cérébral endommagé ou perdu lors de l'agression traumatique initiale ; par conséquent, l'orientation thérapeutique est centrée sur la minimisation des insultes secondaires qui entraînent l'expansion de la lésion cérébrale initiale.

Les dernières années ont vu des progrès significatifs dans la compréhension des mécanismes potentiels de blessure secondaire après un TCC sévère. Il s'agit d'un travail important car on pense qu'une blessure secondaire après un TBI grave augmente considérablement la gravité de la blessure initiale et ce type de blessure est considéré comme ouvert à des interventions pour atténuer la gravité de la blessure ultérieure. Parmi les mécanismes putatifs de blessure secondaire après un TBI sévère, il a été récemment démontré qu'il existe une relation entre les événements CSD et les pires résultats après un TBI sévère. Par conséquent, une compréhension plus approfondie des facteurs qui influencent l'initiation et la fréquence des CSD après TBI est justifiée afin de développer des stratégies thérapeutiques pour réduire ou empêcher ces événements de se produire.

Chez les jeunes, le TCC est la première cause de morbidité et de mortalité dans les pays développés. Le TBI est une séquelle fréquente de blessure accidentelle aux États-Unis avec environ 2,5 millions de personnes touchées par an, dont environ 10 % nécessitant une hospitalisation prolongée, souvent dans une unité de soins intensifs. Environ 275 000 (15,1 %) des admissions à l'hôpital et 52 000 décès aux États-Unis chaque année sont dus à un TBI. Ceux qui survivent à l'insulte initiale sont invariablement confrontés à des séjours prolongés dans une unité de soins intensifs neurologiques (USI), à une éventuelle intervention neurochirurgicale et à une période prolongée de soins de soutien post-aigus. Aux États-Unis, on estime que 5,3 millions de personnes vivent avec une invalidité de longue durée à la suite d'un TBI.

Compte tenu de la complexité et de la durée des soins médicaux qui accompagnent un TBI grave, il s'ensuit que le coût des soins associés au TBI est immense. On estime que les frais hospitaliers totaux pour les admissions liées à un traumatisme crânien en 2010 étaient de 21,4 milliards de dollars. Au-delà des frais d'hospitalisation, on estime que le TBI coûte à l'économie américaine 76,5 milliards de dollars par an, les coûts de l'invalidité et de la perte de productivité dépassant ceux des soins médicaux aigus et de la réadaptation.

Depuis leur première description en 1944, la propagation des dépolarisations (SD) a ensuite été démontrée dans de nombreuses études animales comme un mécanisme de lésion cérébrale secondaire après un AVC ischémique, une hémorragie sous-arachnoïdienne (HSA) et une lésion cérébrale traumatique. Il a également été démontré que les SD se produisent dans la matière grise cérébrale du cerveau humain chez les patients après des lésions cérébrales aiguës telles que TBI, SAH et accident vasculaire cérébral ischémique. À ce jour, la surveillance par électrocorticographie (ECoG) de plus de 500 patients après un traumatisme crânien a montré que les DS surviennent chez 55 à 90 % des individus pendant des jours ou des semaines après la blessure initiale. Ces études ont démontré un pic initial de fréquence SD à 1-2 jours post-TBI et un second pic à 6-7 jours. De plus, les SD sont associés à de moins bons résultats après TBI.

Les SD, qui consistent en des ondes massives qui dépolarisent les neurones et les astrocytes et perturbent la fonction corticale locale pendant des minutes à des heures, ont d'abord été démontrés chez des patients TBI sévères via des enregistrements ECoG obtenus à partir de bandes d'électrodes sous-durales uniques. Dans ces études, les patients TBI sévères qui ont subi une intervention neurochirurgicale pour la décompression et/ou l'évacuation de l'hématome avaient une seule bande d'électrodes sous-durale linéaire (six électrodes avec un espacement de 10 mm entre les électrodes) placée près de l'épicentre de la blessure, ce qui permettait d'obtenir des enregistrements ECoG continus jusqu'à à 7 jours après la blessure initiale. Les études ci-dessus, et plusieurs enquêtes ultérieures, ont été des étapes importantes pour démontrer que (1) le phénomène SD, qui a été décrit pour la première fois dans des études animales, se produit chez les patients après TBI et (2) les SD sont associés à des résultats pires après TBI.

Malgré les progrès réalisés, des études antérieures ont interrompu les enregistrements ECoG après un maximum de 7 jours. Cependant, une période d'enregistrement de 7 jours est probablement insuffisante pour caractériser avec précision la charge totale des SD après un TBI, car des travaux antérieurs démontrent une période de pointe précoce de SD autour de 0 à 2 jours après le TBI, suivie d'une période de repos relative, puis d'un deuxième pic. d'augmentation de la fréquence SD environ 7 jours après le TBI. Par conséquent, une période d'enregistrement plus longue fournira une meilleure compréhension de l'histoire naturelle des DS après TBI et permettra une compréhension plus précise des facteurs physiologiques et physiopathologiques qui influencent l'initiation de ces événements pathologiques.

Tous les enregistrements ECoG antérieurs de SD reposaient sur des bandes d'électrodes sous-durales constituées d'un réseau linéaire d'électrodes placées sur le cortex cérébral près du tissu cérébral contus. Cette stratégie d'enregistrements est adéquate pour capturer les événements SD, cependant, elle offre la possibilité de surveiller une petite zone de la surface corticale. La petite zone de surveillance a imposé plusieurs limites aux études précédentes. Tout d'abord, les CSD sont capturés à une distance limitée de chaque contact d'électrode d'enregistrement. Les CSD qui se produisent au-delà de la région de surveillance ne sont pas enregistrés et, par conséquent, les études antérieures sous-estiment probablement la fréquence réelle des événements SD après TBI. Deuxièmement, la configuration linéaire des bandes sous-durales ne fournit pas d'informations spatiales adéquates concernant les ondes CSD pour déterminer l'origine ou la direction de propagation. Une résolution spatiale améliorée des enregistrements ECoG en conjonction avec des techniques analytiques appropriées permettra de déterminer la direction de la propagation des ondes SD et éventuellement l'identification des foyers pathologiques d'où proviennent les SD. L'identification de l'origine des SD permettra de corréler ces emplacements avec l'imagerie pour déterminer les caractéristiques structurelles et la pathologie à l'origine de ce phénomène pathologique.

L'objectif global de cette étude est d'évaluer de manière préliminaire une stratégie d'enregistrement améliorée et des techniques analytiques pour mieux définir les événements SD et les anomalies structurelles dans le cerveau gravement blessé qui produisent ces événements CSD dans le TBI sévère. Afin d'atteindre cet objectif, cette étude utilisera 4 bandes d'électrodes sous-durales agencées pour produire une grille 4x4 de contacts d'électrodes pour l'enregistrement de l'activité ECoG en conjonction avec l'acquisition simultanée de plusieurs autres mesures physiologiques chez les patients TBI nécessitant une intervention neurochirurgicale.

Les découvertes de cette étude ont pu fournir un avancement principal dans les moyens de surveiller des événements de CSD après TBI et d'identifier les types spécifiques de pathologie qui donnent lieu à ces événements. Ce serait une prochaine étape importante dans le développement de nouvelles interventions pour réduire ou éliminer la fréquence des SD chez les patients TBI et donc le degré de lésion cérébrale secondaire qui entraîne une plus grande morbidité et mortalité après une lésion cérébrale grave.

Malgré les progrès qui ont été réalisés dans la prise en charge des patients après une lésion cérébrale grave, le TCC continue de conférer une morbidité et une mortalité très élevées. Le développement de traitements efficaces pour minimiser la morbidité et la mortalité après TCC a été entravé en raison d'un manque fondamental de compréhension des facteurs qui contribuent aux blessures secondaires après l'événement traumatique initial. En comprenant mieux les mécanismes des lésions cérébrales secondaires après un TCC, comme le CSD, ainsi que les méthodes de surveillance des événements pathologiques, il y aura plus d'opportunités de développer de nouveaux traitements. Il s'agit d'une étude préliminaire dont l'objectif est de mieux caractériser les CSD suite à un TCC sévère.

Les électrodes sous-durales ont été largement utilisées pour enregistrer l'activité ECoG après un TBI et d'autres formes de lésions cérébrales. Bien qu'elle nécessite une forme d'enregistrement invasive, l'activité ECoG reste le seul moyen établi pour surveiller les événements CSD. La neurosurveillance invasive via des électrodes sous-durales a été démontrée pour la première fois dans les années 1930 et continue d'être une procédure neurochirurgicale couramment pratiquée pour la surveillance de l'épilepsie. Une étude rétrospective récente a révélé un taux global de complications d'environ 9,1 %, 0,6 % des patients présentant des déficits neurologiques permanents après la pose d'électrodes sous-durales.19 De plus, il n'y a pas eu une seule infection associée au placement d'électrodes sous-durales au centre médical de l'Université du Minnesota. En plus de permettre la détection des événements CSD, les électrodes sous-durales permettront l'identification des crises infracliniques et, par conséquent, peuvent offrir un avantage clinique aux patients qui subissent un enregistrement par électrode sous-durale.

Les sujets inscrits à cette étude seront sélectionnés parmi les patients nécessitant une intervention neurochirurgicale sous forme de craniectomie ou de craniotomie et, par conséquent, ne seront pas exposés à une procédure invasive uniquement pour le placement d'électrodes d'enregistrement sous-durales. Au cours de la procédure standard de craniectomie/craniotomie, la dure-mère est ouverte pour exposer permettant le placement des bandes d'enregistrement sous-dural avec une modification minimale de la procédure chirurgicale standard. Une fois les bandes sous-durales placées, les dérivations seront tunnelisées loin du cerveau afin qu'elles sortent loin du cerveau, minimisant ainsi le risque d'infection. Cette approche a l'avantage supplémentaire que lorsque la période d'étude est terminée, les dérivations tunnelisées peuvent être retirées au chevet du patient.

En plus des enregistrements ECoG, d'autres formes de neuromonitoring invasif, y compris le boulon Licox (Integra Life Sciences, Plainsboro, New Jersey) pour la mesure de l'ICP, l'oxygénation et la température des tissus cérébraux, ainsi que le drain ventriculaire externe (EVD) seront placés dans le cadre de la norme actuelle de traitement des soins pour les traumatismes crâniens graves.

La période d'étude sera aussi longue que le neuromonitoring invasif est cliniquement indiqué après un TBI sévère. Comme indiqué dans la section Contexte, les enquêtes précédentes sur CSD ont pris fin après une période d'enregistrement de 7 jours. La période d'enregistrement plus courte a probablement entravé une compréhension complète de l'histoire naturelle des CSD suite à un TCC sévère et donc une compréhension complète des facteurs physiopathologiques qui produisent ces événements. Il y aura un risque supplémentaire minime à étendre la période d'enregistrement à la période complète de neuromonitorage invasif cliniquement indiqué, car l'enregistrement sous-dural est régulièrement effectué à l'Université du Minnesota pour la surveillance de l'épilepsie pendant 4 à 6 semaines sans complication grave documentée.

Le centre médical du comté de Hennepin (HCMC) est un centre de traumatologie régional de niveau 1 qui dessert le haut Midwest et est l'un des sites de formation du programme de résidence en neurochirurgie de l'Université du Minnesota. En tant que grand centre de traumatologie régional, il y a toujours eu un grand nombre de patients atteints de TCC sévère nécessitant une intervention neurochirurgicale sous forme de craniectomie ou de craniotomie avec une neurosurveillance invasive prolongée nécessaire dans le cadre de la norme de soins cliniques. La population à l'étude sera tirée de tous les patients traumatisés qui se présentent au service des urgences de HCMC, à l'aire de traumatologie ou en tant que transfert direct en neurochirurgie.