脳解剖学、血行動態および代謝
単心室における脳の解剖学、血行動態および代謝：神経発達との関係
調査の概要
詳細な説明
単心室 (SV) 病変は、米国における先天性心疾患 (CHD) の罹患率と死亡率の主要な原因です。 決定的な姑息手術は、全身静脈還流が肺動脈に直接送られる修正されたフォンタン手術です。 外科的再建は、「ステージI」とヘミフォンタンまたは双方向グレン手術を含む数年にわたって段階的に行われます。 これらの子供たちは、一般集団や他の形態の CHD よりも神経発達障害 (ND) が大きいことが知られています。 たとえば、フィラデルフィア小児病院での調査では、9 歳のときに 3 分の 1 がなんらかの特殊教育を受けていたことが明らかになりました。知能指数 (IQ) の中央値は 86 で、精神遅滞は 18% でした。 最終的な ND 結果の 1 つの要素は、脳血流 (CBF) です。 すべての年齢層と複数の疾患状態にわたる文献のSVの予備データは、CBFがNDに関連していることを示唆しています。 25件の研究の最近のレビューがこれを裏付けています。 ND の結果のもう 1 つの要素は、解剖学的脳病変です。 現在の NIH の CBF 研究の予備データは、CBF と脳病変との関連性を示唆しており (CBF の減少は脳病変の増加に関連しています)、最終的な ND の結果につながる複雑な相互作用を織り込んでいます。 小児期の ND に関連するため、CBF と脳病変を理解することが急務です。この急速な成長段階は、人道的/社会的影響だけでなく、大きな経済的影響も持つ最終的な認知機能にとって特に重要である可能性があります.
2014 年 11 月に終了した以前の NIH 助成金からのデータは、SV 患者の CBF が段階的な手術全体および最初の 2 段階で、高炭酸症などのストレス条件下で変化することを示しています。さらに、データを最初に見たところ、脳の異常にも違いがあることが示唆されました。 これらの子供たちは、生理機能の変化に伴い、CBF の変化や脳の異常のリスクが特に高くなります。 ステージ I では、大動脈肺シャントによって作成された「流出」生理機能が存在し、脳循環からの「盗み」を引き起こす可能性があります。 第 2 段階では (例: hemiFontan)、脳循環と肺循環は互いに直接かつ排他的に直列に接続されています。大動脈の血液は脳に流れ、上大静脈を介して直接肺に流れます。 フォンタンの完了後、下流の脳静脈圧が上昇します。 最後に、SV 患者はすべての段階で大動脈肺側副血行路 (APC) を発症し、別の進行中の研究プロジェクトでは、CBF と APC の流れの程度との間に強い逆相関が見られ、SV の CBF がさらに危険にさらされています。
別の研究では、磁気共鳴画像法 (MRI) を利用して、血流を測定し、位相コントラスト MRI 動脈スピンラベリングおよび T1 強調シーケンスや拡散テンソル画像法などの解剖学的画像法によって脳の解剖学的構造を視覚化しました。 今回のリニューアルにあたり、研究者が最近開発したサセプトメトリー（オキシメトリー）を利用したMRIは、酸素消費量（CMRO2）の脳代謝率も定量化することができます。 この MRI 機能の組み合わせは、同じ研究で脳の解剖学、血行動態、および酸素代謝を評価するユニークな機会を提供します。これを ND テストと組み合わせることで、この研究は、認知機能を理解するだけでなく、ND の結果に積極的に介入することを期待して、2 つをリンクする態勢を整えています。 NDの結果に関連する脳の解剖学と機能の包括的な評価は、どの患者グループでも、2つの時点での測定を利用しても報告されていません。
これは SV 患者の前向き単一施設研究であり、以前の研究で得られた別の患者コホートを基礎として使用し、2 つの時点 (最初の許可と更新) からのデータを利用して、脳の解剖学、血行動態、および CMRO2 を ND の結果と関連付けようとしています。 このアプローチは、脳の二酸化炭素 (CO2) 反応性と CMRO2 を使用するとともに、この研究の主な強みです。 これらの要因を解明することは、最終的に管理の変更につながる可能性があります (例: 早期介入を実施し、潜在的にNDの結果を改善するために、認知リスクのある子供を特定します。
研究の種類
入学 (実際)
連絡先と場所
研究場所
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Pennsylvania
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Philadelphia、Pennsylvania、アメリカ、19104
- Children's Hospital of Philadelphia
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
- 子
- 大人
- 高齢者
健康ボランティアの受け入れ
サンプリング方法
調査対象母集団
説明
包含基準:
SV患者
- フォンタン手術を完了した3歳から15歳までの被験者とその保護者。
- -右心室（RV）または左心室（LV）形態のいずれかのSV生理機能を持つ複雑な先天性心臓病変。
- 全身麻酔または鎮静が必要な場合は、全身麻酔または深い鎮静下で 60 ～ 90 分の MRI スキャンを受ける能力。
- インフォームドコンセントに署名する両親。 健康管理
- 元のコホートに含まれる場合は 3 歳から 15 歳までの男女で、元のコホートに含まれない場合は年齢がグループ I および II とその両親/保護者と一致します。
- 正頭症で無症候性の正常な大脳および心臓の解剖学的構造。
- 正常なコントロールが前向きに登録され、元の助成金の一部ではないことから、臨床 MRI をさらに 15 ～ 20 分延長することができます。
- インフォームドコンセントに署名する両親。 ボランティア
- 臨床的に必要なMRIのためにCHOPに来る患者。
- 臨床 MRI をさらに 15 ～ 20 分延長する機能。
- 18 歳以上の場合、患者はインフォームド コンセントに署名します。
- 18 歳未満の場合、両親がインフォームド コンセントに署名します。
除外基準:
SV患者
- 英語を母国語としない患者。
- -この試験が患者に有害であると患者の医師が判断した状態。
- -SV患者の通常の状態以外の既知の重大な神経疾患。
- 神経学的転帰を混乱させる重大な異常。
- ペースメーカーまたは心臓除細動器/除細動器を装着している患者。
- 禁忌の強磁性異物）。
- 妊娠健康管理
- 英語を母国語としない個人。
- -この試験が患者に有害であると患者の医師が判断した状態。
- -既知の重大な神経疾患。
- -MRIの延長に対する禁忌。
- 妊娠。ボランティア
- 英語を母国語としない患者。
- -この試験が患者に有害であると患者の医師が判断した状態。
- -MRIの延長に対する禁忌。
- 妊娠。
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
コホートと介入
グループ/コホート |
介入・治療 |
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グループ I: CBF-I 単心室
最初のグループ (コホート グループ) は、元の NIH CBF 助成金に登録された患者になります。
これらの患者は、脳と心臓の 60 ～ 90 分間の磁気共鳴画像スキャンを受けます。
また、神経発達検査も受けます。
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MRIスキャンでは、磁石と電波を使用して脳と心臓の写真を撮ります。
スキャン中に、脳への酸素供給の測定値が取得され（CMRO2）、脳に関連する心臓の評価が行われます。
スキャン中、患者は心電図、血圧、テレビカメラ、パルスオキシメトリー、および二酸化炭素測定によって安全性を監視されます。
心臓麻酔医と心臓専門医が同席します。
他の名前：
定量的 ND テストと標準化された評価尺度は、知的、適応、視覚運動能力、数学と読書の学業成績、注意力と実行機能、運動能力、記憶、言語、社会的スキルと行動の分野で使用されます。
神経発達検査の所要時間は約 3.5 ～ 4 時間です。
テストは、CHOP の神経行動コアを通じて行われます。
休憩は必要に応じて取られ、該当する場合は 1 時間の昼休みが取られます。
ND テストは、MRI の前に (同じ日の場合)、または MRI とは別の日に実施され、エンゲージメントと最高のパフォーマンスを促進します。
他の名前：
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グループ II: 将来の単心室
2番目のグループ（断面グループ）は、フォンタン手術後のSV患者から前向きに募集されますが、元の研究の参加者ではなく、患者集団を充実させるためにグループIと年齢が一致します。
これらの患者は、脳と心臓の 60 ～ 90 分間の磁気共鳴画像スキャンを受けます。
また、神経発達検査も受けます。
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MRIスキャンでは、磁石と電波を使用して脳と心臓の写真を撮ります。
スキャン中に、脳への酸素供給の測定値が取得され（CMRO2）、脳に関連する心臓の評価が行われます。
スキャン中、患者は心電図、血圧、テレビカメラ、パルスオキシメトリー、および二酸化炭素測定によって安全性を監視されます。
心臓麻酔医と心臓専門医が同席します。
他の名前：
定量的 ND テストと標準化された評価尺度は、知的、適応、視覚運動能力、数学と読書の学業成績、注意力と実行機能、運動能力、記憶、言語、社会的スキルと行動の分野で使用されます。
神経発達検査の所要時間は約 3.5 ～ 4 時間です。
テストは、CHOP の神経行動コアを通じて行われます。
休憩は必要に応じて取られ、該当する場合は 1 時間の昼休みが取られます。
ND テストは、MRI の前に (同じ日の場合)、または MRI とは別の日に実施され、エンゲージメントと最高のパフォーマンスを促進します。
他の名前：
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グループ III: CBF-I 正常対照群
3 番目のグループ (コホート グループ) は、元の CBF 助成金に登録された通常のコントロールになります。
これらの患者は、神経発達検査を受けます。
これらの患者の CBF-I (元の CBF グラント) からの MRI のデータが使用されます。
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定量的 ND テストと標準化された評価尺度は、知的、適応、視覚運動能力、数学と読書の学業成績、注意力と実行機能、運動能力、記憶、言語、社会的スキルと行動の分野で使用されます。
神経発達検査の所要時間は約 3.5 ～ 4 時間です。
テストは、CHOP の神経行動コアを通じて行われます。
休憩は必要に応じて取られ、該当する場合は 1 時間の昼休みが取られます。
ND テストは、MRI の前に (同じ日の場合)、または MRI とは別の日に実施され、エンゲージメントと最高のパフォーマンスを促進します。
他の名前：
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グループ IV: 予想正常対照群
4番目のグループ（断面グループ）は、臨床的に示されたMRIのためにフィラデルフィア小児病院（CHOP）に来て、構造的に正常な心臓および脳の解剖学的構造を有することが判明した患者から前向きに募集されます。
これらの患者は、CHOP で臨床的に示される MRI に追加された、15 ～ 20 分間持続する簡略化された研究用 MRI を受けます。
また、神経発達検査も受けます。
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MRIスキャンでは、磁石と電波を使用して脳と心臓の写真を撮ります。
スキャン中に、脳への酸素供給の測定値が取得され（CMRO2）、脳に関連する心臓の評価が行われます。
スキャン中、患者は心電図、血圧、テレビカメラ、パルスオキシメトリー、および二酸化炭素測定によって安全性を監視されます。
心臓麻酔医と心臓専門医が同席します。
他の名前：
定量的 ND テストと標準化された評価尺度は、知的、適応、視覚運動能力、数学と読書の学業成績、注意力と実行機能、運動能力、記憶、言語、社会的スキルと行動の分野で使用されます。
神経発達検査の所要時間は約 3.5 ～ 4 時間です。
テストは、CHOP の神経行動コアを通じて行われます。
休憩は必要に応じて取られ、該当する場合は 1 時間の昼休みが取られます。
ND テストは、MRI の前に (同じ日の場合)、または MRI とは別の日に実施され、エンゲージメントと最高のパフォーマンスを促進します。
他の名前：
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ボランティアグループ
また、他の 4 つの研究グループに登録する前に登録される 1 ～ 5 人のボランティアのボランティア グループもあります。
これらのボランティアは、フィラデルフィア小児病院 (CHOP) に来て、臨床的に示された MRI を受ける患者から前向きに募集され、さらに 15 ～ 20 分間の研究用 MRI スキャンを受けることに同意します。
目的は、脳 MRI シーケンスが正しく実行され、患者と通常のコントロールの登録が開始される前に有用な情報が生成されるようにすることです。
ボランティアは神経発達検査を受けません。
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MRIスキャンでは、磁石と電波を使用して脳と心臓の写真を撮ります。
スキャン中に、脳への酸素供給の測定値が取得され（CMRO2）、脳に関連する心臓の評価が行われます。
スキャン中、患者は心電図、血圧、テレビカメラ、パルスオキシメトリー、および二酸化炭素測定によって安全性を監視されます。
心臓麻酔医と心臓専門医が同席します。
他の名前：
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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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CBFおよび脳異常とND結果との関係
時間枠：最長10年
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この研究では、以前の研究のコホートから SV 患者を呼び戻し、MRI (解剖学、CBF および CMRO2) および ND テストを受けることを提案しています。
以前の許可からの法線も、ND テストを受けるために呼び戻されます。
a) 元の MRI、b) 現在の研究、および c) 2 つの間の変化から、ND、CBF、および脳の異常の間で相関関係が実行されます。
高炭酸症に対する反応は、選択された患者群で評価されます。
人口を増やすために、追加の SV 患者と正常者が募集されます。
さらに、この研究は、SV患者のCBFと脳の異常が時間の経過とともにどのように進化するかを決定します。
したがって、比較の期間は、a) 元の MRI から現在の MRI および神経発達検査まで (最大 10 年)、b) 神経発達検査を伴う現在の MRI となります。
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最長10年
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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CMRO2 と ND の結果の関係
時間枠：最長10年
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この目的は、現在の研究で実施された MRI で評価された CMRO2 を目的 1 から ND の結果に関連付けます。
さらに、この提案は、CMRO2 を MRI による解剖学的脳病変に関連付けます。
したがって、比較の期間は、a) 元の MRI から現在の MRI および神経発達検査まで (最大 10 年)、b) 神経発達検査を伴う現在の MRI となります。
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最長10年
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協力者と研究者
捜査官
- 主任研究者：Mark A Fogel, MD、Children's Hospital of Philadelphia
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Whitehead KK, Gillespie MJ, Harris MA, Fogel MA, Rome JJ. Noninvasive quantification of systemic-to-pulmonary collateral flow: a major source of inefficiency in patients with superior cavopulmonary connections. Circ Cardiovasc Imaging. 2009 Sep;2(5):405-11. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.108.832113. Epub 2009 Jul 8. Erratum In: Circ Cardiovasc Imaging. 2010 Jan;3(1):e1.
- Fontan F, Baudet E. Surgical repair of tricuspid atresia. Thorax. 1971 May;26(3):240-8. doi: 10.1136/thx.26.3.240.
- Mahle WT, Tavani F, Zimmerman RA, Nicolson SC, Galli KK, Gaynor JW, Clancy RR, Montenegro LM, Spray TL, Chiavacci RM, Wernovsky G, Kurth CD. An MRI study of neurological injury before and after congenital heart surgery. Circulation. 2002 Sep 24;106(12 Suppl 1):I109-14.
- Hoffman JI, Kaplan S. The incidence of congenital heart disease. J Am Coll Cardiol. 2002 Jun 19;39(12):1890-900. doi: 10.1016/s0735-1097(02)01886-7.
- Norwood WI, Kirklin JK, Sanders SP. Hypoplastic left heart syndrome: experience with palliative surgery. Am J Cardiol. 1980 Jan;45(1):87-91. doi: 10.1016/0002-9149(80)90224-6.
- Norwood WI, Lang P, Hansen DD. Physiologic repair of aortic atresia-hypoplastic left heart syndrome. N Engl J Med. 1983 Jan 6;308(1):23-6. doi: 10.1056/NEJM198301063080106. No abstract available.
- Seliem M, Muster AJ, Paul MH, Benson DW Jr. Relation between preoperative left ventricular muscle mass and outcome of the Fontan procedure in patients with tricuspid atresia. J Am Coll Cardiol. 1989 Sep;14(3):750-5. doi: 10.1016/0735-1097(89)90121-6.
- Glatz AC, Rome JJ, Small AJ, Gillespie MJ, Dori Y, Harris MA, Keller MS, Fogel MA, Whitehead KK. Systemic-to-pulmonary collateral flow, as measured by cardiac magnetic resonance imaging, is associated with acute post-Fontan clinical outcomes. Circ Cardiovasc Imaging. 2012 Mar;5(2):218-25. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.111.966986. Epub 2012 Jan 6.
- Dori Y, Glatz AC, Hanna BD, Gillespie MJ, Harris MA, Keller MS, Fogel MA, Rome JJ, Whitehead KK. Acute effects of embolizing systemic-to-pulmonary arterial collaterals on blood flow in patients with superior cavopulmonary connections: a pilot study. Circ Cardiovasc Interv. 2013 Feb;6(1):101-6. doi: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.112.972265. Epub 2013 Jan 15.
- Grosse-Wortmann L, Al-Otay A, Yoo SJ. Aortopulmonary collaterals after bidirectional cavopulmonary connection or Fontan completion: quantification with MRI. Circ Cardiovasc Imaging. 2009 May;2(3):219-25. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.108.834192. Epub 2009 Mar 25.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (推定)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
- 15-012291
- 5R01HL090615-09 (米国 NIH グラント/契約)
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
IPD プランの説明
ペン大学の Felix Werhil 博士は、MRI 画像からの CMRO2 研究を分析します。 データは、CHOP IT 基準に従って暗号化およびパスワード保護されたフラッシュ ドライブで彼に転送され、PI または研究チームのメンバーによって手渡されます。
ペンシルバニア大学看護学部のアレクサンドラ・ハンロン博士が、研究の統計を行います。 捜査官は、Hanlon 博士が承認され、アクセスするための CHOP ID を受け取った REDCap データベースを持っています。
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