Analisi della perfusione cerebrale mediante ecografia della testa e imaging con spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) con rivelatore multisorgente

Scopo: Ci sono 4 obiettivi per questo studio.

1. Per determinare se l'uso dell'ecografia cranica e della spettroscopia nel vicino infrarosso multi-sorgente può identificare alterazioni nella perfusione cerebrale che sono associate a disfunzione neurologica a lungo termine.
2. Valutare se i cambiamenti negli indici resistivi determinati dall'ecografia cranica dopo bypass cardiopolmonare sono associati a disfunzione neurologica maggiore.
3. Descrivere i cambiamenti regionali nell'ossigenazione del tessuto cerebrale durante la perfusione cerebrale selettiva utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso e determinare se esistono soglie critiche correlate a scarsi risultati neurologici. Per fare ciò, descriveremo le differenze nel flusso sanguigno cerebrale e nell'ossigenazione in relazione all'anatomia strutturale del cuore. Nello specifico, confronteremo i cuori a ventricolo singolo ea due ventricoli per quanto riguarda l'uso del bypass cardiopolmonare con o senza perfusione cerebrale selettiva. Verificheremo anche se una prolungata riduzione intraoperatoria dell'ossigenazione cerebrale è associata a leucomalacia periventricolare diagnosticata con ecografia alla dimissione.
4. Raccogliere in modo prospettico il DNA dei pazienti per determinare se esistono differenze negli esiti neurologici associati alla variazione genetica. Nello specifico, esamineremo il cariotipo semplice, i polimorfismi a singolo nucleotide e le differenze di variazione del numero di copie tra i pazienti. Questo DNA verrà raccolto e conservato per un futuro confronto con altri bambini con cardiopatie congenite sottoposti a test sullo sviluppo neurologico.

Sfondo:

L'incidenza di cardiopatie congenite è di almeno 10 su 1000 bambini nati vivi ei bambini con cardiopatie congenite sono ad alto rischio di sviluppare anomalie neurologiche1. I pazienti con un singolo ventricolo hanno un QI medio a fondo scala compreso tra 89 e 97 e l'incidenza di grave ritardo mentale nella sindrome del cuore sinistro ipoplasico raggiunge il 18%2, 3. I fattori che influenzano questo rischio sono molteplici e includono preoperatoria, intraoperatoria, ed eventi postoperatori. Uno dei principali fattori di rischio è l'uso dell'arresto circolatorio ipotermico profondo (DHCA), che è stato storicamente impiegato per ottenere un campo operatorio esangue per la ricostruzione dell'arco aortico. Poiché sta diventando sempre più evidente che non esiste una durata sicura del DHCA, le nuove strategie sviluppate mirano a massimizzare il flusso sanguigno cerebrale e quindi a migliorare gli esiti neurologici4-7. Una di queste strategie che è stata ampiamente impiegata è la perfusione cerebrale selettiva (SCP), che aumenta il flusso sanguigno cerebrale attraverso una cannula cerebrale dedicata avanzata nell'arteria carotide comune destra durante la ricostruzione dell'arco aortico.8 Questa tecnica, che riduce il periodo di ischemia cerebrale, ha dimostrato in modelli animali di migliorare l'esito neurologico, ma studi simili non sono stati condotti nell'uomo9.

È noto che la resistenza vascolare cerebrale è aumentata dopo DHCA ed è stato suggerito che SCP possa contribuire all'ipertensione vascolare cerebrale post-bypass10, 11. È stato dimostrato che le misurazioni della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) a canale singolo sono correlate al flusso sanguigno cerebrale nei modelli animali, ma non è stata eseguita la valutazione di SCP con NIRS multi-sito e non è noto se vi siano differenze di ossigenazione regionale12, 13. Questo studio fornirebbe informazioni importanti sulle caratteristiche del flusso sanguigno cerebrale del tessuto regionale, in particolare per quanto riguarda la perfusione unilaterale e le differenze nei pazienti con anatomia complessa e flusso sanguigno cerebrale compromesso.

L'ecografia cranica con misurazioni della resistenza Doppler è stata utilizzata per prevedere l'encefalopatia ipossico-ischemica nei neonati a termine e prematuri14-16. È noto che i neonati con cardiopatie congenite gravi presentano un flusso ematico cerebrale anormale, in particolare quelli con ventricoli singoli, e che ciò li espone a un rischio maggiore di leucomalacia periventricolare17-19. Non è chiaro, tuttavia, se queste misurazioni siano associate a esiti avversi dello sviluppo neurologico e se possano essere utilizzate in combinazione con NIRS per fornire informazioni al letto del paziente sulla salute neurologica e sull'adeguatezza dell'attuale gestione emodinamica.

Mentre è stato dimostrato che la NIRS è associata a ischemia nuova o peggiorata alla risonanza magnetica (MRI) postoperatoria, spesso accade che questi bambini non siano sufficientemente stabili per i rischi inerenti all'ottenimento di una risonanza magnetica, inclusi trasporto e sedazione e ecografia può fungere da strumento di screening appropriato e più sicuro20, 21. Proponiamo di utilizzare una modalità diagnostica continua sperimentale (NIRS), combinata con uno strumento di screening noto (ecografia cranica), per analizzare e valutare il flusso sanguigno cerebrale e l'ossigenazione e determinare se i risultati anormali dello sviluppo neurologico possono essere previsti e potenzialmente migliorati. La tempistica ottimale delle prestazioni degli ultrasuoni non è nota, pertanto è importante ottenere dati pilota per perfezionare una combinazione diagnostica per valutare al meglio il rischio di danno neurologico.

Un altro ben noto fattore di rischio per lo scarso esito neurologico nei bambini con cardiopatie congenite è la genetica22. I polimorfismi di un singolo gene sono stati identificati e associati a scarsi risultati di sviluppo neurologico e altri sono in corso di identificazione23. Sono necessari ulteriori studi per comprendere meglio le chiavi genetiche delle cardiopatie congenite e gli esiti neurologici che ne derivano.

Questo è un singolo centro, analisi prospettica della perfusione cerebrale nei bambini fino a 2 mesi di età sottoposti a riparazione di cardiopatie congenite. Un totale di 70 soggetti sarà acconsentito a questo protocollo con la speranza che 60 completino lo studio. I soggetti dovranno partecipare allo studio per un totale di 6 anni, dall'arruolamento alla valutazione neurocognitiva finale. I soggetti riceveranno $ 25 per la valutazione di follow-up di 12 mesi, $ 50 per la valutazione di tre anni e $ 75 per la valutazione di 6 anni come incentivo per il paziente.

Saranno idonei i neonati (fino a 2 mesi) con cardiopatie congenite sottoposti a intervento chirurgico presso il Children's Medical Center Dallas (CMCD). Tutti questi pazienti riceveranno cure standard pre, intra e postoperatorie.

I pazienti arruolati saranno sottoposti a ecografia cranica preoperatoria per determinare gli indici resistivi e il flusso Doppler dell'arteria cerebrale media. I pazienti avranno quindi un dispositivo NIRS con rilevatore multi-sorgente posizionato sul cuoio capelluto che verrà tenuto in posizione con velcro. Le sonde sono collegate a fili collegati a un computer per la raccolta dei dati. Questo dispositivo raccoglierà dati intraoperatori sull'ossigenazione dei tessuti regionali e sul flusso sanguigno e confronterà molte diverse aree del cervello. Una seconda ecografia cranica verrà eseguita nell'immediato periodo postoperatorio per determinare gli indici resistivi e il flusso Doppler (entro 4 ore). Infine, entro 48 ore dalla dimissione verrà eseguita una terza ecografia della testa per lo screening della leucomalacia periventricolare o lesione della sostanza bianca del cervello. Questi esami non sono dolorosi e non comportano oneri aggiuntivi per il paziente.

Questi test diagnostici fanno parte di un processo di ricerca e non sono standard di cura. Il monitoraggio NIRS a canale singolo è uno standard di cura e verrà eseguito come di consueto.

Lo stato dello sviluppo neurologico sarà valutato da un neuropsicologo pediatrico qualificato a 12 mesi di età. La Bayley Scales of Infant and Toddler Development sarà eseguita alla valutazione di 12 mesi (2 ore). Le Wechsler Preschool e Primary Scales of Intelligence saranno eseguite alla valutazione di 3 anni (2 ore). Le scale di memoria dei bambini, i test di integrazione visuo-motoria di Beery, le liste di controllo del comportamento dei bambini e i test di competenza linguistica di Woodcock Johnson saranno eseguiti durante la valutazione di 6 anni (3 ore). Questi test non sono considerati standard di cura per questi pazienti, ma possono fornire informazioni importanti sulle difficoltà di apprendimento e sul rendimento scolastico.

Inoltre, il soggetto avrà la possibilità di acconsentire a fornire un campione di DNA. Se il soggetto acconsente, un medico, un infermiere o un tecnico autorizzato raccoglierà un campione di sangue. Preleveremo fino a 30 ml di sangue da prelevare il giorno dell'intervento da una linea già esistente. Questi campioni saranno prelevati in conformità con le politiche sul volume massimo di prelievo di sangue del CMCD. I campioni saranno completamente anonimi e verrà assegnato un identificatore univoco a due cifre prima di essere inviati al laboratorio Kernie presso UTSW per l'estrazione e l'analisi. Questo campione verrà archiviato in un database per confrontarlo con futuri soggetti di studio con cardiopatia congenita. Questo prelievo di sangue avverrà attraverso una linea già esistente (necessaria per l'intervento chirurgico) e non aggiungerà ulteriore carico al paziente. I test genetici possono includere l'analisi dei polimorfismi a singolo nucleotide, la variazione del numero di copie e il cariotipo semplice. La correlazione con il tipo di cardiopatia congenita, i risultati degli esami di sviluppo neurologico e i risultati di imaging saranno effettuati con i risultati del DNA.