Cerebral anatomi, hemodynamikk og metabolisme

Enkelt ventrikkel (SV) lesjoner er den ledende årsaken til sykelighet og dødelighet fra medfødt hjertesykdom (CHD) i USA. Den definitive palliative kirurgien er den modifiserte Fontan-operasjonen hvor systemisk venøs retur rutes direkte til lungearteriene. Den kirurgiske rekonstruksjonen utføres i etapper over noen år som inkluderer "Stage I" og hemiFontan eller toveis Glenn operasjoner. Disse barna er kjent for å ha større nevroutviklingsproblemer (ND) enn den generelle befolkningen og andre former for CHD. For eksempel avslørte en studie ved Children's Hospital of Philadelphia at ved 9 år gammel, mottok 1/3 en form for spesialundervisning; median intelligenskvotient (IQ) var 86 med mental retardasjon hos 18 %. En komponent til det endelige ND-utfallet er cerebral blodstrøm (CBF). Foreløpige data i SV i litteraturen på tvers av alle aldersgrupper og flere sykdomstilstander, tyder på at CBF er relatert til ND; en nylig gjennomgang av 25 studier bekrefter dette. En annen komponent i ND-utfallet er anatomiske hjernelesjoner. Foreløpige data fra en nåværende NIH-studie av CBF-studie antyder en sammenheng mellom CBF og hjernelesjoner (redusert CBF er assosiert med flere hjernelesjoner), og vever en kompleks interaksjon som fører til endelig ND-utfall. Det er et presserende behov for å forstå CBF og hjernelesjoner når det gjelder barndoms ND; dette raske vekststadiet kan være spesielt viktig for den endelige kognitive funksjonen som ikke bare har en humanistisk/sosial påvirkning, men også en stor økonomisk.

Data fra en tidligere NIH-bevilgning som endte i november 2014 indikerer at CBF hos SV-pasienter endres gjennom de trinnvise operasjonene og i de to første stadiene, under stressede tilstander som hyperkarbi; i tillegg antyder første titt på dataene en forskjell i hjerneabnormiteter også. Disse barna er spesielt utsatt for endret CBF og hjerneabnormiteter med deres skiftende fysiologi. På stadium I er en "avrenning"-fysiologi til stede skapt av aorto-pulmonal shunt som potensielt kan forårsake en "stjeling" fra hjernesirkulasjonen. I 2. trinn (f.eks. hemiFontan), cerebrale og pulmonale sirkulasjoner er koblet direkte og utelukkende i serie med hverandre; aortablod strømmer til hjernen og deretter direkte til lungene via vena cava superior. Etter Fontan-fullføring er nedstrøms cerebrale venetrykk forhøyet. Til slutt utvikler SV-pasienter aorto-pulmonale kollateraler (APC) i alle stadier, og et annet pågående forskningsprosjekt fant en sterk invers korrelasjon mellom CBF og graden av APC-strøm, noe som ytterligere setter CBF av SV i fare.

I en annen studie ble magnetisk resonansavbildning (MRI) brukt for å måle blodstrøm og visualisere cerebral anatomi ved fasekontrast MRI arteriell spinnmerking og anatomisk avbildning som T1-vektede sekvenser og diffusjonstensoravbildning. MR som bruker susceptometri (oksymetri) nylig utviklet av en etterforsker på denne fornyelsen, kan også kvantifisere den cerebrale metabolske hastigheten for oksygenforbruk (CMRO2). Denne kombinasjonen av MR-evner gir en unik mulighet til å vurdere cerebral anatomi, hemodynamikk og oksygenmetabolisme i samme studie; ved å kombinere dette med ND-testing, er denne studien klar til å koble de to i håp om ikke bare å forstå kognitiv funksjon, men å gripe positivt inn i ND-utfallet. En omfattende vurdering av hjernens anatomi og funksjon knyttet til ND-utfall har aldri blitt rapportert hos noen pasientgruppe eller med bruk av tiltak på 2 tidspunkter.

Dette er en prospektiv, enkeltsenterstudie av SV-pasienter og søker å relatere cerebral anatomi, hemodynamikk og CMRO2 med ND-utfall ved å bruke en annen pasientkohort oppnådd under en tidligere studie som grunnlag og ved å bruke data fra 2 tidspunkter (opprinnelig bevilgning og fornyelse). Denne tilnærmingen sammen med bruk av cerebral karbondioksid (CO2)-reaktivitet og CMRO2 er store styrker ved denne studien. Å belyse disse faktorene kan til slutt føre til endringer i ledelsen (f. timing av kirurgi) og identifisere barn med kognitiv risiko for å implementere tidlig intervensjon og muligens forbedre ND-resultatet.