두부초음파와 다원검출기 근적외선분광법(NIRS) 영상을 이용한 뇌관류 분석

목적: 이 연구에는 4가지 목적이 있습니다.

1. 두개골 초음파 및 다중 소스 검출기 근적외선 분광법의 사용이 장기간의 신경학적 기능 장애와 관련된 대뇌 관류의 변화를 식별할 수 있는지 확인합니다.
2. 심폐 우회 후 두개골 초음파로 측정한 저항 지수의 변화가 주요 신경학적 기능 장애와 관련이 있는지 평가합니다.
3. 근적외선 분광법을 사용하여 선택적 대뇌 관류 동안 뇌 조직 산소화의 국부적 변화를 설명하고 불량한 신경학적 결과와 관련된 중요한 임계값이 있는지 확인합니다. 이를 달성하기 위해 우리는 심장의 구조적 해부학과 관련된 대뇌 혈류 및 산소화의 차이를 설명할 것입니다. 구체적으로 선택적 뇌관류 유무에 따른 심폐우회술의 사용에 대해 단심실과 양심실 심장을 비교한다. 우리는 또한 수술 중 대뇌 산소화의 지속적인 감소가 퇴원 시 초음파로 진단된 뇌실주위 백질연화증과 관련이 있는지 확인할 것입니다.
4. 전향적으로 환자의 DNA를 수집하여 유전적 변이와 관련된 신경학적 결과에 차이가 있는지 확인합니다. 구체적으로 간단한 핵형 분석, 단일 뉴클레오티드 다형성 및 환자 간의 복제 수 변이 차이를 살펴볼 것입니다. 이 DNA는 신경 발달 검사를 받는 선천성 심장병을 앓고 있는 다른 어린이들과 향후 비교를 위해 수집 및 보관될 것입니다.

배경:

선천성 심장병의 발병률은 출생아 1,000명당 최소 10명이며 선천성 심장병이 있는 소아는 신경계 이상이 발생할 위험이 높습니다1. 단일 심실을 가진 환자는 89-97 사이의 평균 풀 스케일 IQ를 가지며 저형성 좌심장 증후군에서 중증 정신 지체의 발생률은 18%2, 3만큼 높습니다. 이 위험에 영향을 미치는 요인은 다양하며 수술 전, 수술 중, 그리고 수술 후 사건. 주요 위험 요인 중 하나는 DHCA(심부 저체온 순환 정지)를 사용하는 것인데, 이는 역사적으로 대동맥궁 재건을 위한 무혈 수술 영역을 얻기 위해 사용되었습니다. DHCA의 안전한 지속 기간이 없다는 것이 점점 더 명백해지고 있기 때문에 새로 개발된 전략은 대뇌 혈류를 최대화하여 신경학적 결과를 개선하는 것을 목표로 합니다4-7. 널리 사용된 전략 중 하나는 선택적 대뇌 관류(selective cerebral perfusion, SCP)로, 대동맥궁 재건 중에 전용 뇌 캐뉼러를 통해 우측 온목동맥으로 전진하여 대뇌 혈류를 증가시킵니다.8 뇌 허혈 기간을 단축시키는 이 기술은 동물 모델에서 신경학적 결과를 개선하는 것으로 나타났지만 유사한 연구는 인간에서 수행되지 않았습니다9.

DHCA 후 뇌혈관 저항이 증가하는 것으로 알려져 있으며 SCP가 우회 후 뇌혈관 고혈압에 기여할 수 있다고 제안되었습니다10, 11. 단일 채널 근적외선 분광법(NIRS) 측정은 동물 모델에서 대뇌 혈류와 상관관계가 있는 것으로 나타났지만 다중 사이트 탐지기 NIRS를 사용한 SCP 평가는 수행되지 않았으며 지역 산소화 차이가 있는지 여부는 알 수 없습니다12, 13. 이 연구는 국소 조직의 뇌 혈류 특성에 대한 중요한 정보를 제공할 것이며, 특히 복잡한 해부학적 구조와 손상된 뇌 혈류를 가진 환자의 차이뿐만 아니라 편측 관류와 관련이 있기 때문입니다.

도플러 저항 측정을 통한 두개골 초음파는 만삭아와 미숙아14-16의 저산소성 허혈성 뇌병증을 예측하는 데 사용되었습니다. 중증의 선천성 심장질환이 있는 영아, 특히 단심실을 가진 영아는 비정상적인 뇌혈류를 가지고 있으며 이로 인해 심실주위 백질연화증의 위험이 증가하는 것으로 알려져 있습니다17-19. 그러나 이러한 측정이 불리한 신경 발달 결과와 관련이 있는지, 그리고 NIRS와 함께 사용하여 신경학적 건강 및 현재 혈역학 관리의 적절성에 대한 병상 정보를 제공할 수 있는지 여부는 명확하지 않습니다.

NIRS는 수술 후 자기 공명 영상(MRI)에서 새롭거나 악화된 허혈과 관련이 있는 것으로 입증되었지만, 이러한 영아는 이동 및 진정 및 초음파를 포함하여 MRI를 얻는 데 내재된 위험에 대해 충분히 안정적이지 않은 경우가 많습니다. 적절하고 안전한 선별 도구 역할을 할 수 있습니다20, 21. 우리는 알려진 스크리닝 도구(두개 초음파)와 결합된 실험적 연속 진단 양식(NIRS)을 사용하여 대뇌 혈류 및 산소 공급을 분석 및 평가하고 비정상적인 신경 발달 결과를 예측하고 잠재적으로 개선할 수 있는지 결정할 것을 제안합니다. 초음파 성능의 최적 타이밍은 알려져 있지 않으므로 신경 손상의 위험을 가장 잘 평가하기 위해 진단 조합을 개선하기 위한 파일럿 데이터를 얻는 것이 중요합니다.

선천성 심장병이 있는 어린이의 불량한 신경학적 결과에 대한 또 다른 잘 알려진 위험 요소는 유전입니다22. 단일 유전자 다형성이 확인되었고 불량한 신경 발달 결과와 연관되었으며 더 많은 것이 확인되고 있습니다23. 선천성 심장병에 대한 유전적 열쇠와 그로 인해 발생하는 신경학적 결과를 더 잘 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.

이것은 선천성 심장 질환의 치료를 받고 있는 생후 2개월 이하의 영아의 뇌관류에 대한 단일 센터 전향적 분석입니다. 60명이 연구를 완료하기를 희망하면서 총 70명의 피험자가 이 프로토콜에 동의할 것입니다. 피험자는 등록부터 최종 신경인지 평가까지 총 6년 동안 연구에 참여할 것으로 예상됩니다. 피험자는 환자 인센티브로 12개월 추적 평가에 $25, 3년 평가에 $50, 6년 평가에 $75를 받게 됩니다.

댈러스 아동 의료 센터(CMCD)에서 수술을 받는 선천성 심장병이 있는 유아(최대 2개월)가 자격이 있습니다. 이러한 모든 환자는 표준 수술 전, 수술 중 및 수술 후 치료를 받게 됩니다.

등록된 환자는 중대뇌 동맥의 저항 지수와 도플러 흐름을 결정하기 위해 수술 전 두부 초음파 검사를 받게 됩니다. 그런 다음 환자는 다중 소스 검출기 NIRS 장치를 두피에 배치하고 벨크로로 제자리에 고정합니다. 프로브는 데이터 수집 컴퓨터에 연결된 와이어에 연결됩니다. 이 장치는 국소 조직 산소화 및 혈류에 대한 수술 중 데이터를 수집하고 뇌의 여러 다른 영역을 비교합니다. 두 번째 머리 초음파는 저항 지수와 도플러 흐름을 결정하기 위해 수술 직후에 획득됩니다(4시간 이내). 마지막으로 퇴원 후 48시간 이내에 세 번째 두부 초음파 검사를 실시하여 뇌실주위 백질연화증 또는 뇌의 백질 손상을 선별합니다. 이러한 검사는 고통스럽지 않으며 환자에게 추가적인 부담을 주지 않습니다.

이러한 진단 검사는 연구 과정의 일부이며 표준 치료가 아닙니다. 단일 채널 NIRS 모니터링은 치료의 표준이며 일반적으로 수행됩니다.

신경발달 상태는 생후 12개월에 숙련된 소아 신경심리학자가 평가합니다. Bayley 영유아 발달 척도는 12개월 평가(2시간)에서 수행됩니다. Wechsler Preschool 및 Primary Scales of Intelligence는 3년 평가(2시간)에서 수행됩니다. 6년 평가(3시간)에서 어린이 기억력 척도, Beery 시각-운동 통합 테스트, 어린이 행동 체크리스트 및 언어 능력의 Woodcock Johnson 테스트가 수행됩니다. 이러한 테스트는 이러한 환자에 대한 치료 표준으로 간주되지 않지만 학습 장애 및 학교 성적에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다.

또한 피험자는 DNA 샘플 제공에 동의할 수 있습니다. 피험자가 동의하면 의사, 간호사 또는 면허가 있는 기술자가 혈액 샘플 하나를 수집합니다. 기존 라인에서 수술 당일 채혈할 최대 30ml의 혈액을 채취합니다. 이 샘플은 CMCD의 최대 혈액 샘플링 량 정책에 따라 채취됩니다. 샘플은 추출 및 분석을 위해 UTSW의 Kernie 연구소로 보내지기 전에 완전히 비식별화되고 고유한 2자리 식별자가 할당됩니다. 이 샘플은 선천성 심장병이 있는 향후 연구 대상과 비교하기 위해 데이터베이스에 저장됩니다. 이 채혈은 이미 존재하는 라인(수술에 필요)을 통해 이루어지며 환자에게 추가적인 부담을 주지 않습니다. 유전자 검사에는 단일 뉴클레오티드 다형성 분석, 복제 수 변이 및 단순 핵형 분석이 포함될 수 있습니다. 선천성 심장질환의 종류, 신경발달검사 결과, 영상검사 결과와의 상관관계는 DNA 결과와 함께 도출됩니다.