Cerebral perfusjon, oksygenering, elektrisk aktivitet

Spedbarn med svært lav fødselsvekt er i fare for å utvikle intraventrikulær blødning (IVH). Post hemorragisk hydrocephalus (PPH) er en stor komplikasjon ved IVH og bidrar til langsiktige utviklingsforsinkelser. Progressiv PHH krever ofte behandling av ventrikkeldilatasjon ved å justere CSF-væskevolumet. Det er 3 metoder som brukes for å akutt redusere CSF-volumet: 1) seriell lumbalpunksjon, 2) åpent dreneringssystem (kontinuerlig CSF-fjerning) og 3) reservoarsystem. Seriell lumbalpunksjon er bare effektiv hvis det er kommuniserende hydrocephalus. Det åpne avløpssystemet er lite brukt da det er tungvint og det er relativt høy smittefare. Den mest brukte metoden for å håndtere CSF-volum er reservoarsystemet der et in-situ drenering er koblet til et subkutant (Omaya) reservoar som periodisk aspireres ved nålepunktur gjennom hodebunnen. Fordi Omaya-systemet er lukket, må intraventrikulært volum og dermed trykket nødvendigvis stige før og reduseres etter CSF-aspirasjon. Ventrikulær dilatasjon kontrolleres av frekvensen og volumet av CSF-aspirasjon.

Når hydrocephalus fortsetter å være et problem til tross for fjerning av CSF, plasseres en ventrikulær-peritoneal (VP) shunt. Omtrent 50 % av spedbarn med hydrocephalus behandlet med fjerning av CSF løser opp hydrocephalus og krever ikke plassering av VP-shunt. Plassering av en VP-shunt er vanskelig hos ekstremt premature spedbarn på grunn av økt risiko for sårdannelse rundt shuntstedet og den høye proteinkonsentrasjonen i CSF som kan okkludere klaffen i VP-shunten som krever revisjon. Hydrocephalus behandles derfor vanligvis med seriell fjerning av CSF for å muliggjøre identifikasjon av spedbarn hvis hydrocephalus går over over tid. Timing og metode for CSF-behandling er imidlertid kontroversielt fordi effekten av økende hydrocephalus på cerebral perfusjon, oksygenering, elektrisk aktivitet og nevronal skade ikke er fastslått.

Seriell fjerning av CSF forårsaker en endring i intrakranielt volum/trykk som potensielt kan overføres til intrakranielle kar. Kaliberet til cerebrale kar kan modifiseres av denne balansen mellom intravaskulært og intrakranielt trykk, og hvis kaliberet skulle endre seg, bør også blodstrømskarakteristikkene endres. I cerebrale vener og kapillærer der det intraluminale trykket er lavt, kan høyt intraventrikulært trykk påvirke blodstrømmen betydelig og kan forårsake venøs stase. NIRS måler cerebral oksygenering i kapillærer og vener. Intrakranielle arterier og arterioler kan være noe mindre påvirket, bortsett fra når det intraventrikulære trykket øker kraftig. Den resulterende reduksjonen i arteriell tilførsel kan påvirke vevsperfusjon. Arteriell strømning kan måles med doppler-ultralyd. Det er derfor bekymring for at i perioder med økende eller fluktuerende ventrikkelstørrelse kan cerebral arteriell perfusjon bli kompromittert og ytterligere cerebral skade kan resultere. Intrakranielt trykk påvirkes videre av plastisiteten/deformerbarheten til den umodne hjernen og den enkle utvidelsen av kraniehvelvet på grunn av tilstedeværelsen av suturer og åpne fontaneller.

Det er indirekte bevis fra dyreforsøk på at ventrikkelutvidelse i seg selv kan forårsake sekundær hjerneskade. Således er aksonal strekking og forstyrrelse sekundært til progressiv ventrikulomegali assosiert med gliose. Periventrikulær vaskulær forvrengning og kompresjon kan redusere cerebral blodstrøm og forårsake iskemisk skade på periventrikulær hvit substans. Betennelse og reparasjon kan forstyrre CSF-strømmen.

Lite forskning er tilgjengelig som bidrar til å svare på det primære spørsmålet som er involvert i klinisk behandling av ventrikkeldilatasjon hos premature spedbarn: Er det sammenhenger mellom ventrikkelforstørrelse, cerebral perfusjon, oksygentilførsel i hjernen og pågående cerebral skade?

Doppler-ultrasonografi har blitt brukt hos premature spedbarn for å karakterisere endringer i arterielle og venøse cerebrale blodstrømningshastigheter etter fødselen.[1] Kritisk lav superior vena cava flow målt ved doppler ultralyd i de første 24 timene av livet har vært assosiert med intraventrikulær blødning hos premature spedbarn født før 30 ukers svangerskap.[2] Ved hjelp av pulsert Doppler-ultralyd kan den resistive indeksen måles som er omvendt relatert til blodstrømmen. Hos eldre spedbarn med etablert hydrocephalus, syntes cerebral blodstrømsresistiv indeks å være en god indikator på økt intrakranielt trykk.[3] Men i en oversiktsartikkel ble verdien av Doppler-indekser alene for å forutsi økt intrakranielt trykk sterkt stilt spørsmål ved.[4] I en nylig artikkel sank den resistive indeksen til den fremre cerebrale arterien betydelig etter CSF-drenering hos spedbarn med PHH. [5] Selv om Doppler-ultrasonografi er enkel å utføre, er dens rolle i å oppdage signifikante endringer i cerebral perfusjon assosiert med økt CSF-volum og ventrikkeldilatasjon ennå ikke etablert.

Nær infrarød spektroskopi (NIRS) er en bærbar ikke-invasiv teknikk som brukes til å måle regional cerebral oksygenmetning i cerebralt blod.[6] NIRS har blitt brukt til å evaluere effekten av hode [7] og kroppsposisjon [8] på cerebral hemodynamikk hos premature spedbarn, og effekten av visse behandlinger, som surfaktant administrering [9] og suging på konvensjonell eller høyfrekvent ventilasjon.[ 10] NIRS-måling av cerebral oksygenering og hemodynamikk viser svekkelse hos de nyfødte med risiko for å utvikle alvorlig hjerneiskemi. [11] Hos premature spedbarn med PHH var CSF-væskeaspirasjon assosiert med en signifikant økning i cerebral perfusjon, cerebralt blodvolum og oksidativ metabolisme. [12,13] I en liten dyremodell av akutt hydrocephalus var NIRS-måling av global cerebral blodstrøm ved bruk av oksygen som sporstoff sterkt korrelert med cerebral blodstrøm målt med radioaktive mikrosfærer over et bredt spekter av økt intrakranielt trykk. [14] Etter hvert som intrakranielt trykk økte, ble NIRS-måling og absolutt måling av cerebral blodstrøm redusert. NIRS-målt cerebral perfusjon ser ut til å direkte reflektere absolutt cerebral blodstrøm og er sensitiv nok til å oppdage signifikante endringer i cerebral perfusjon som oppstår ved evakuering av CSF hos spedbarn med PHH.

Amplitude-integrert EEG (aEEG) er en enhet som brukes til nevrologisk overvåking. Den kortikale elektriske aktiviteten omdannes til et enkelt signal som representerer den generelle elektrokortikale bakgrunnsaktiviteten til hjernen. Spesielt kan de øvre og nedre spenningsmarginene og amplituden til sporingen og tilstedeværelsen av anfallsaktivitet evalueres. I tillegg kan tilstedeværelsen av søvn-våkne-sykluser, en rytmisk sinusformet variasjon i amplitude, evalueres. Spedbarn > 34 ukers svangerskap har forutsigbare aEEG-mønstre. Signalet avhenger av svangerskapsalder og postnatal alder, og standarder for premature spedbarn er rapportert. [15,16] I en saksrapport viste 2 premature spedbarn med PHH unormale søvn-våkne-sykluser og markant redusert cerebral elektrisk aktivitet med økende ventrikkelforstørrelse før kliniske tegn på økt intrakranielt trykk. Hos ett spedbarn normaliserte aEEG seg etter plassering av VP-shunt. [17] Til dags dato er det ingen kliniske studier på effekten av aspirasjon av CSF på aEEG hos premature spedbarn med PHH.

Biomarkører for cerebral skade har blitt brukt til å forutsi alvorlighetsgraden av skade og langsiktig utfall, identifisere pasienter tidlig med risiko for dårlige nevrologiske utfall, og evaluere effektiviteten av terapeutiske intervensjoner. Nevronal spesifikk enolase (NSE), en markør for nevronal skade, og S100B, utskilt av astrocytter og en markør for glial/nevronal skade, har vist seg å øke hos barn etter traumatisk hjerneskade. [18] Hos premature spedbarn med PHH, var S100B og glial fibrillært syreprotein (GFAP), et strukturelt protein i astrocytter, signifikant forhøyet hos de spedbarn som hadde hjerneparenkymale lesjoner og dårlige nevrologiske utfall. [19] Disse biomarkørene metaboliseres raskt, og pågående stigning vil derfor indikere pågående skade. Transformerende vekstfaktor beta (TGF-ß), produsert av fibroblaster og frigjort til CSF etter skade, stimulerer produksjonen av ekstracellulært protein som kan resultere i PHH på grunn av en permanent hindring for CSF-strømmen. [20] Cytokin IL-6 er en markør for betennelse. Det er ingen longitudinelle studier på effekten av aspirasjon av CSF på disse markørene for cerebral skade hos premature spedbarn med PHH.