Multimodal overvåking av cerebral autoregulering etter pediatrisk hjerneskade

A. Bakgrunn og formål

Akutt nevrologisk skade (ANI) er en viktig og vanlig årsak til dødelighet og sykelighet i pediatri som traumatisk hjerneskade (TBI), stoke og hypoksisk-iskemisk encefalopati (HIE). Det er gjort fremskritt i intensivbehandlingen av barn med ANI som forbedrer dødeligheten, men overlevende sitter ofte igjen med langvarige nevrologiske og nevropsykologiske funksjonshemninger. Det er anslått at så mange som 50-60 % av barn som lider av en alvorlig TBI vil lide av noen langsiktige nevrologiske følgetilstander som kognitive, atferdsmessige, psykiatriske og psykologiske defekter til tross for moderne avansert omsorg. Overlevende av ANI kan også opprettholde en reduksjon i livskvaliteten og evnen til å delta i daglige aktiviteter, og deres langsiktige omsorg kan resultere i en betydelig sosioøkonomisk byrde. Hjernen er et svært metabolsk organ som representerer 2 % av den totale kroppsvekten, men forbruker 20 % av oksygenet. Hjernens avhengighet av en høy hastighet av aerob cellulær metabolisme nødvendiggjør en kontinuerlig tilførsel av oksygen og glukose. Dette store energibehovet betyr imidlertid også at hjerneceller er spesielt utsatt for skader når næringsstoffer blir fratatt selv i svært korte perioder. Tilførselen av næringsstoffer til cerebral energi er en svært kontrollert prosess som opprettholdes gjennom et intrikat balansert cerebrovaskulært system, som regulerer cerebral blodstrøm (CBF) med en konstant hastighet for å møte vevsbehovet. I den enkleste modellen er CBF proporsjonal med trykkforskjellen over det cerebrovaskulære systemet og er omvendt proporsjonal med den cerebrale vaskulære motstanden (CVR). Drivtrykkdifferansen eller cerebralt perfusjonstrykk (CPP) representerer den vaskulære trykkforskjellen over hjernevevet, uttrykt som det gjennomsnittlige arterielle trykket (MAP) minus det intrakranielle trykket (ICP).

I normale fysiologiske tilstander er CBF stort sett uavhengig av CPP over et bredt trykkspekter ved å endre CVR, en prosess kjent som cerebral autoregulering (CA). Cerebral autoregulering styres av det komplekse samspillet mellom nevrogene, metabolske og myogene mekanismer. Under CA utvides arteriolene i hjernen (reduserende motstand) eller trekker seg sammen (øker motstanden) og opprettholder en tilstrekkelig CBF for å møte vevsmetabolske krav (figur 1). Etter ANI kan de endogene autoregulatoriske mekanismene være svekket og disponerer sårbart vev for iskemi eller vasogent ødem. I normal tilstand opprettholder CA en konstant CBF over et bredt spekter av perfusjonstrykk, men med tap av CA blir CBF lineær med perfusjonstrykket slik at enhver reduksjon i CPP eller MAP vil forårsake et tilsvarende fall i blodstrømmen. Etter alvorlig TBI, hjertestans eller spontan intrakraniell blødning, kan barn lide av en kombinasjon av cerebrale og systemiske patofysiologiske endringer som hypotensjon, sjokk, cerebralt ødem, økt intrakranielt trykk, akutt blodtapsanemi og respirasjonssvikt. Derfor er det biologiske systemet til CA en klinisk viktig mekanisme som fungerer for å beskytte mot cerebral hypoperfusjon eller hyperperfusjon under de patofysiologiske endringene som ofte forekommer ved nevrokritisk sykdom der pasienter kan ha raske endringer i blodtrykk, intrakranielt trykk eller systemisk oksygentilførsel.

Cerebral blodstrøm måles ikke direkte ved sengekanten i klinisk praksis, derfor brukes enten CPP (hvis ICP måles) eller MAP for å målrette et aldersbasert mål i klinisk praksis. Imidlertid er det flere begrensninger med denne tilnærmingen, 1) den optimale MAP/CPP-terskelen er ukjent hos barn på tvers av aldersgrupper, 2) den optimale MAP/CPP-verdien vil sannsynligvis ikke bare reflekteres av aldersbasert mål, men være svært høy avhengig av individuelle pasient- og skadetypefaktorer og 3) på grunn av denne usikkerheten eksisterer det stor klinisk variasjon er hvilken verdi medisinske leverandører velger å målrette MAP/CPP etter ANI. Siden autoregulering er et kontinuerlig spektrum avhengig av den adaptive responsen til CVR for å regulere flyten, kan forstyrrelser endres over tid og kan også variere hos samme pasient med varierende grader av fysiologisk forstyrrelse. Siden CBF ikke måles i klinisk praksis, antas pasientens faktiske evne til å opprettholde en adekvat CBF ved en gitt MAP/CPP, men ikke kjent. Å stole på perfusjonstrykk alene klarer ikke å redegjøre for endringer i CA som oppstår etter hjerneskade som hindrer klinikerens evne til å bestemme om CBF er tilstrekkelig til å dekke metabolske behov ved en gitt MAP/CPP

Det er nye studier som støtter teorien om at svekket CA er en viktig faktor i ANI. Hos voksne er svekkelser i CA assosiert med et dårligere resultat og har vist seg å oppstå etter et bredt spekter av nevrologiske skader, inkludert TBI, HIE, subaraknoidal blødning og hjerneslag.

Lignende rapporter om dårlige resultater etter pediatrisk TBI og neonatal og pediatrisk HIE med har blitt funnet svekket hos pasienter med nedsatt CA. Imidlertid eksisterer det fortsatt betydelige kunnskapshull i vår nåværende forståelse av hvordan man kan måle CA, hvilke pasienter som er i faresonen for svekket CA, hvis endringer i CA er assosiert med verre langsiktige funksjonelle utfall, og viktigst av alt hvordan kan etterforskerne bruke data fra pasientens CA-status for å optimalisere vår ICU-administrasjon for å forbedre resultatene. Gjeldende behandlingsalternativer for barn etter alvorlig TBI og intrakraniell blødning kan inkludere bruk av en invasiv ICP-monitor og arteriell linje for å måle arterielt blodtrykk (ABP) og CPP kontinuerlig, men disse enhetene i seg selv gir ikke informasjon om statusen til det cerebrovaskulære systemet . Vår studie tar sikte på å bruke to nye ikke-invasive metoder for å vurdere dynamisk autoregulering for å beskrive forekomsten og den tidsmessige profilen av CA-forstyrrelser under den akutte fasen etter ANI hos barn som inkluderer kliniske data levert av pasientens eksisterende overvåkingsenheter. Etterforskerne tar også sikte på å undersøke sammenhengen mellom svekket CA og kort- og langsiktig funksjonelt nevrologisk utfall. Dette forskningsforslaget forsøker å adressere noen av kunnskapshullene våre i bestemmelsen av CA-forstyrrelser og optimale MAP/CPP-mål for barn etter ANI. Etterforskerne håper denne studien vil øke vår forståelse av CA-svekkelser som oppstår etter ANI, og data oppnådd fra denne studien vil føre til klinisk nyttige verktøy som inkluderer CA-vurdering ved sengen for å forbedre omsorgen for pediatriske nevrokritiske pasienter.

Metoder for å vurdere dynamisk cerebral autoregulering Ulike metoder har tidligere blitt studert for å evaluere CA, og for tiden er det ingen universelt akseptert metode for å vurdere integriteten til det cerebrale autoregulerende nevrovaskulære systemet. Målinger av CA er beskrevet i form av en statisk eller dynamisk prosess. Statisk CA er relatert til nettoendringen i CBF etter manipulering av ABP under steady state-forhold, typisk med legemidler som enten øker eller senker blodtrykket. I denne metoden, hvis CBF forble konstant med endringer i ABP, anses autoregulering å være intakt. Dynamisk CA beskriver de raske mekanismene som tillater gjenoppretting av blodstrømmen etter raske endringer i ABP, som vanligvis skjer over lengre perioder. Tradisjonelle metoder for å studere CA bruker teknikker som vasopressoradministrasjon, knebøymanøver, karotiskompresjon og deflasjon av lårmansjetter for å indusere store svingninger i blodtrykket for å måle CBF-responsen. Disse manøvrene er imidlertid avhengige av pasientsamarbeid og kan være uegnet i tilfeller av nevrokritisk sykdom. I løpet av det siste tiåret har det blitt gjort fremskritt med å utvikle nye metoder for å vurdere den dynamiske cerebrale autoregulering (dCA) responsen ved å kvantifisere krysskorrelasjon mellom spontane oscillasjoner i MAP og CPP og de tilsvarende oscillasjonene i CBF eller oksygenering i motsetning til eksperimentelle induserte endringer. Mens spontane oscillasjoner i ABP og CBFv har vært kjent for å forekomme i mange år, forblir funksjonen til disse oscillasjonene ukjent. De antas å oppstå som autonome responser generert i hjernestammen og perifere baroreseptorer. Cerebrale arteriolers respons på endringer i ABP er kanskje ikke rask nok til å motvirke høyfrekvente endringer, og derfor overføres svingninger ved disse frekvensene umodifisert til cerebral sirkulasjon. Derimot kan langsommere frekvensoscillasjoner (0,02 Hz til 0,2 Hz motvirkes av cerebrale arterioler for å opprettholde konstant flyt. Det er ved disse lavfrekvente eller langsomme bølgeperiodene at CA antas å fungere som system for endringer i ABP. Overføringsfunksjonsanalyse og wavelet-koherensanalyse er matematiske modeller som tillater samtidig analyse av CA-inngang og -utganger over et bredt spekter av fysiologisk relevante CA-oscillerende frekvenser. Målinger tolkes ut fra konseptet om at dCA vil arbeide for å minimere effekten av spontane oscillasjoner i MAP på CBFv. Uten en funksjonell CA-respons vil hver spontane oscillasjon i MAP være assosiert med en lignende oscillasjon i CBFv når det gjelder størrelse, varighet og frekvens. Etterforskerne vil kombinere to ikke-invasive teknikker for å undersøke det tidsmessige dCA-forholdet etter ANI ved å bruke spontane fluktuasjoner av pasientens MAP eller CPP som input og CBFv eller hjerneregional oksygenering som utgang. Det er viktig at de to metodene etterforskerne skal undersøke bruker spontane svingninger i pasientens fysiologiske bølgeformer. Dette eliminerer kravet til en eksperimentell manipulasjon av blodtrykket, som kan introdusere en viss risiko for pasienten. I den første metoden vil en 30-minutters transkraniell doppler (TCD) sonografisk undersøkelse bli utført for å analysere overføringsfunksjonsanalysen (TFA) av spontane oscillasjoner av MAP/CPP og CBFv på dag 1-10 etter skade. I den andre metoden vil etterforskerne undersøke dCA-endringer som skjer kontinuerlig i løpet av de første 7-10 dagene med skade ved å bruke en ikke-stasjonær modell av wavelet-koherensanalyse mellom MAP/CPP og oksygenmetning i hjernevevet. I begge modellene vil etterforskerne bruke MAP/CPP-verdier målt fra en inneliggende arteriell linje plassert som en del av standard medisinsk behandling.

Overføringsfunksjonsanalyse (TFA) Overføringsfunksjonsanalyse er en matematisk modell for å beskrive de spontane fluktuasjonene i MAP og cerebral blodstrømningshastighet (CBFv) som kan analysere både statiske og dynamiske komponenter av CA. I tidsdomenet oppnås gjennomsnittsverdier for ABP og CBFv for hver hjertesyklus, og spektralanalysealgoritmen Fast Fourier Transform brukes til å oppnå spektrale estimater i frekvensdomenet som brukes til å beregne koherens, forsterkning og fase for å beskrive effektiviteten og latensen til CA-frekvensresponsen over svært lav (VLF: 0,02-0,07 Hz), lav (LF: 0,07-0,20 Hz) og høy (HF: 0,20-0,50 Hz) frekvensområder. Analysen er basert på antakelsen om at autoregulering fungerer i et "stasjonært" lineært system med MAP betraktet input og CBFv som utgang. Analysen vil bli utført i en periode med pasientstabilitet hvor det ikke vil bli gjort akutte inngrep. Innstillinger for datainnsamling og påfølgende analyse for TFA vil være i samsvar med hvitboken fra det internasjonale cerebrale autoreguleringsforskningsnettverket. En kontrollgruppe av pasienter vil bli registrert som en del av denne studien med arterielle linjer, men uten nevrologisk skade og få utført CBFv og TFA for å tjene som sammenligningsgruppen.

Wavelet Coherence Analysis (WCA) Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) er en ikke-invasiv lysemitterende elektrodemetode for å måle regional vevsoksygenering. Prober som er følsomme for lysabsorpsjon av oksygenert hemoglobin (HbO2) og deoksygenert hemoglobin (Hb) kan plasseres direkte på huden i pannen for å måle oksygenmetningen i hjernevevet (SctO2) eller den differensielle hemoglobinkonsentrasjonen (HbD = HbO2 - Hb). SctO2 har blitt brukt som en ikke-invasiv metode for å måle endringer i regional cerebral perfusjon eller blodstrøm for å vurdere CA. Spontane oscillasjoner i CBF kan derfor estimeres ved endringer i SctO2-verdier over tid og analyseres mot endringer i MAP. Tidligere studier har brukt en lineær korrelasjonskoeffisient for å analysere forholdet mellom SctO2 og MAP i voksne og pediatriske studier for å vurdere dCA etter hjertekirurgi, subaraknoidal blødning og TBI. Disse tidligere analytiske metodene er basert på antakelsen om å oppnå målinger i et stasjonært system, med andre ord endres den nevrovaskulære og systemiske hemodynamikken ikke over tid. I virkeligheten vet etterforskerne at blodtrykk og cerebrale faktorer som ICP og blodtrykk er ikke-stasjonære, og endres ofte, spesielt i de tidlige timene og dagene etter kritisk sykdom. Wavelet-koherensanalyse forutsetter et ikke-stasjonært system og kan være i stand til bedre å karakterisere dCA-forstyrrelser i et kontinuerlig bevegelsessystem under de fysiologiske endringene i sanntid som oppstår ved ekstreme systembelastninger som ikke kan testes med tidligere metoder. Wavelet-koherensanalyse kan også brukes til å kvantifisere det dynamiske forholdet mellom MAP og SctO2 over mye lengre tidsrammer sammenlignet med TCD-basert analyse. I likhet med TFA bruker wavelet koherens fase, forsterkning og koherens for å bestemme en sammenheng mellom de to kurveformene MAP/CPP og SctO2. Å bruke NIRS-basert SctO2 for å måle endringer i CBF har fordelene av å være en stabil sensor som ikke utsettes for bevegelsesforstyrrelser, en ikke-invasiv rutinemonitor i intensivavdelingen og en metode som ikke krever spesialisert opplæring og er egnet for langtidsbruk. kontinuerlig overvåking. En kontrollgruppe med pasienter vil bli registrert som en del av denne studien uten nevrologisk skade, men med arterielle linjer og NIRS-overvåking for å tjene som sammenligningsgruppen ved å få utført wavelet-koherensanalyse av MAP og SctO2 i 72 timer.

B. Studiemål

Mål 1: Bruk overføringsfunksjonsanalyse for å analysere cerebral autoreguleringsforsterkning og faseverdier over svært lave (VLF: 0,02-0,07 Hz), lav (LF: 0,07-0,20 Hz) og høy (HF: 0,20-0,50 Hz) frekvensområder for MAP/CPP og CBFv etter akutt hjerneskade på dag 1-10 etter skade.

Mål 2: Utnytte wavelet-koherensanalyse for å analysere koherensverdiene til kontinuerlig målt MAP/CPP og regional cerebral oksygeneringsmetning på tvers av tids- og periodedomener under dager etter skade 1-10 dager hos hjerneskadede pasienter.

Mål 3: Vurdere det funksjonelle resultatet av mellom pasienter som viser forstyrret cerebral autoregulering ved bruk av sykehusutskrivning, 3 og 6 måneder etter skaden nevrologiske målinger.

C. Studiedesign

C.1 Kortfattet prosjektsammendrag I denne studien vil etterforskerne bruke to ikke-invasive metoder for å undersøke tidsmessige endringer i dynamisk CA ved å utføre krysskorrelasjonsanalyse av spontane fluktuasjoner i MAP/CPP med cerebral blodstrømningshastighet og cerebrale regionale oksygeneringsdomener til undersøke CA-forstyrrelser etter akutt pediatrisk akutt nevrologisk skade. I den første metoden vil etterforskerne bruke overføringsfunksjonsanalyse av MAP/CPP og TCD-baserte CBFv-bølgeformer for å måle CA-komponenters forsterkning og fase på dagene 1, 2, 3, 5, 7 og 10 etter skade. Denne modellen forutsetter et stasjonært system som utføres i 30 minutter under en periode med pasientstabilitet. I den andre metoden vil etterforskerne bruke wavelet koherensanalyse av MAP/CPP og NIRS-basert vevsoksygenmetning (StO2) og for å måle de kontinuerlige og dynamiske CA-endringene som skjer over et bredt spekter av pasientfysiologiske variabler i løpet av de første 7-10 dager etter skade. Denne modellen gir mulighet for måling av CA forutsatt et ikke-stasjonært system som mer nøyaktig gjenspeiler de faktiske patofysiologiske og biologiske forstyrrelsene som oppstår hos pasienter i løpet av de første dagene etter nevrokritisk skade. For sammenligning med normale CA-verdier vil etterforskerne bruke en kontrollgruppe med pasienter uten noen nevrologisk skade som allerede er intubert og bedøvet i henhold til standard behandling. Studie- og kontrollgruppen vil ha arterielle linjer plassert som en del av standardbehandlingen for å måle MAP for studieanalyse. De primære analysene vil bli utført ved å bruke to matematiske modeller av spontane oscillasjoner i fysiologiske bølgeformer ved bruk av kontinuerlig MAP/CPP som CA-inngang, og CBFv (TFA) eller cerebral regional oksygenering (bølgekoherens) som CA-utgang. Etterforskerne vil også måle innvirkningen CA har på funksjonelle resultater ved å måle pediatriske nevrologiske funksjons- og funksjonshemmingsskalaer ved utskrivning fra sykehus, 3, 6 og 12 måneder. Å fremme vår kunnskap om de tidsmessige endringene som oppstår i CA under de innledende kritiske fasene av hjerneskade, vil føre til en bedre forståelse av hvordan hjernen regulerer flyten etter skade og forhindrer sekundær iskemi og bidra til å utvikle pasientspesifikke fysiologiske mål for MAP eller CPP. optimalisere CBF som redegjør for heterogeniteten og individuelle forskjeller hos pasienter som forbedrer nevrologiske utfall.

C.2 Beskrivelse av infrastruktur Alle studiepasienter vil bli registrert ved Children's Medical Center Dallas. Datainnsamlingen vil skje gjennom både papirsaksrapportskjemaer, gjennomgang av den elektroniske journalen og direkte nedlasting av fagdata fra Phillips Intellivue-monitoren ved sengen. Dr. Miles (PI) er assisterende professor i pediatri ved UTSW Medical Center og har vært til stede på pediatrisk intensivavdeling (PICU) siden 2005. Dr. Miles vil gi direkte veiledning for forskningsstudien og har erfaring med både TCD-teknikker og gjennomføring av kliniske studier i PICU. Dr. Miles har for tiden følgende forskningsutstyr innhentet for denne studien, 1) spesialisert bærbar arbeidsstasjon med personlig datamaskin, skjerm og DWL transkraniell dopplerenhet for måling av CBF-hastigheter og samtidig nedlasting av MAP og CBFv med Medicollector-programvare, 2) ekstra PC og mindre arbeidsstasjon for kontinuerlig NIRS-data for kontinuerlig Phillips-monitordatafangst med Medicollector-programvare og 3) to spesialdesignede sett med pediatriske hodestykker med bærbare TCD-sonder for måling av 30 minutters kontinuerlig TCD-bølgeform. Wavelet koherensanalyse av CA vil bli utført i samarbeid med Dr. Fenghua Tian Ph.D, et fakultetsmedlem ved Institutt for bioingeniørvitenskap ved University of Texas i Arlington. Dr. Tians forskningsekspertise inkluderer bruk av NIRS og ikke-invasive metoder for å måle CA og flere publikasjoner som bruker wavelet koherens som undersøker CA hos nyfødte etter HIE og barn som mottar ekstrakorporal støtte. Dr. Tian vil også gi statistisk analytisk støtte. Overføringsfunksjonsanalyse av CA vil bli utført i samarbeid med Dr. Sushmita Purkayastha, assisterende professor ved Institutt for anvendt fysiologi og helseledelse ved Southern Methodist University. Dr. Purkayastha-laboratoriet undersøker sammenhengen mellom kliniske symptomer på mild traumatisk hjerneskade og cerebral blodstrømregulering. Hun bruker for tiden lignende metoder for TFA for å studere endringer i CA etter hjernerystelse hos college-idrettsutøvere og har publisert resultater hos pasienter med hjerneslag og abnormiteter i hvit substans. Laurence Ryan Ph.D. vil gi datateknisk støtte og statistisk analyse som skaper en tilpasset MatLab (Mathowrks, Natick, MA) programvarekode for signalbehandling av bølgeform CBFv og MAP data til TFA frekvensplott.

C.3 Studiemål Studiemålene for mål 1 vil være gjennomsnittsestimater av overføringsfunksjonsgevinst (cm/s/mmHg), fase (radianer) og koherens for svært lav (VLF: 0,02-0,07) Hz), lav (LF: 0,07-0,20 Hz) og høy (HF: 0,20-0,50 Hz) frekvensområder beregnet fra spontane MAP- og CBFv-svingninger. Studiemål for mål 2 studiemål inkluderer beregning av kvadrert kryssbølgekoherens (R2) fra 0-1 som representerer betydningen av korrelasjoner i spontane oscillasjoner i MAP- og SctO2-verdier i løpet av de første 7-10 dagene av skade. I denne modellen representerer en R2-verdi på 1 nedsatt autoreguleringskorrelasjon der endringer i MAP er signifikant korrelert med endringer i cerebral oksygenering. En ikke-signifikant verdi vil indikere at spontane fluktuasjoner i SctO2 stort sett ikke er knyttet til endringer i MAP. En kvadratisk cross-wavelet koherens terskelverdi på > 0,7 vil bli brukt for signifikans og vil bli plottet over pasientovervåkingstid (X-aksen) og frekvens eller periode (Y-aksen). I denne modellen blir det målt mye lavere frekvensoscillasjoner enn for TFA for analyse fra 30 minutter til 256 minutter. Prosentandelen av total overvåkingstid med signifikant cross-wavelet MAP og SctO2 koherens vil bli målt for hver pasient.

C.4 Tidslinje for studie Studieaktiviteter vil fortsette i en 3-års periode eller når et mål på 35 emner er nådd. Basert på historiske antall årlige innleggelser for alvorlig TBI, hjerneslag og HIE-mekanismer i PICU, ville etterforskerne forvente å nå studiemålet innenfor studiens tidsramme med en samtykkeavslag/misset kvalifikasjonsrate på 20–40 %. Gitt den ikke-invasive og observerende karakteren til studien håper etterforskerne at samtykkeraten vil være høy for denne studien. Inkludering av barn med ulike typer akutte nevrologiske skader bør også bidra til å nå målet for påmelding innenfor studietidsrammen. Nevrologisk oppfølging vil fortsette i 12 måneder etter utskrivning fra den siste pasienten som ble registrert.

D. Studieprosedyrer

D1. Transkraniell doppler sonografi Studieteamets personell vil utføre transkraniell doppler (TCD) sonografi på dag 1, 2, 3, 5, 7 og 10 etter skade for å insonere den høyre og venstre midtre cerebrale arterie gjennomsnitt, topp og diastoliske strømningshastigheter (cm/sek. ) via tinningbeinvinduet. TCD bruker ultralydbølger for å måle hastigheten på blod i bevegelse i intrakranielle blodårer. Siden blodstrømhastigheten og fartøyets signalinnsamling er svært følsomme for probebevegelser, vil det for kontinuerlig overvåkingsformål brukes en fast probeenhet for pediatrisk hodestykke (LAM-Rack eller Elastic Headband, DWL, Tyskland). Dette hodestykket bruker enten en fast metallramme eller myke silikonstropper for å feste TCD-probene til overflaten av skallen etter at fartøysignalet er oppnådd. Hodestykket har myke skumfester og skal ikke forårsake ubehag. Hodeomkrets vil bli målt og ved bruk av standard 10 mm til venstre og høyre for midtlinjen vil den midtre cerebrale arterie/fremre cerebral arterie (MCA/ACA) bifurkasjon identifiseres først av en håndholdt sonde hvor optimal insonasjonsposisjon først vil bli markert i den optimale plasser med en skarp filtpenn på huden. Dette vil tillate raskere og mer konsekvent plassering med det faste hodestykket for etterfølgende målinger. Etterforskerne vil bruke midt MCA eller det mest optimale signalet for hver pasient, men samme dybde av MCA-karet vil bli brukt for gjentatte målinger. Denne prosedyren krever 20-30 minutter med kontinuerlige TCD-målinger og den sameksisterende MAP-bølgeformen fra en inneliggende invasiv arteriell linje koblet til Phillips Intellivue pasientbehandlingsmonitor. Målinger vil bli samlet inn i en periode med pasientstabilitet der det ikke foretas akutte medisinske intervensjoner eller respiratorendringer. Arterielle blodtrykksavlesninger vil bli målt fra en invasiv arteriell trykktransduser som allerede er plassert for klinisk overvåking av blodtrykket. TCD-målinger vil bli utført på en dedikert TCD-maskin (Doppler-BoxTM, Compumedics DWL, Tyskland) installert med QL bildebehandlingsprogramvare og analoge TCD-signalutgangsmuligheter. En spesialdesignet bærbar PC-arbeidsstasjon i vognstil bestående av Doppler-Box, PC-bærbar og stasjonær datamaskin, og 22-tommers skjerm er dedikert for bruk i forskningsstudier, kan enkelt flyttes inn i ethvert rom i den kritiske avdelingen for nattovervåking. Selv om ingen bivirkninger er rapportert i over 20 års erfaring med bruk av TCD ved bruk av nevrosonografi, kan studiepasienter oppleve noe stimulering med plassering av hodestykke og sonde. Etterforskerne vil forsøke å minimere dette så mye som mulig, dersom pasientens fysiologiske tilstand ikke tolererer selv milde bevegelser med plassering av hodestykket, vil etterforskerne stoppe prosedyren.

D2. Nær-infrarød spektroskopi Cerebral regional oksymetri Data for wavelet-koherens vil samles inn kontinuerlig de første 7-10 dagene av innleggelsen ved bruk av de kombinerte NIRS/MAP-overvåkingsenhetene. Det er viktig å analysere endringene i SctO2 med fluktuasjoner i MAP/CPP kontinuerlig ved bruk av wavelet-koherens over de første 7-10 dagene, da dette vil avdekke dynamiske endringer i CA som oppstår under de faktiske patofysiologiske forstyrrelsene i marginene av målverdier ved nevrokritisk sykdom som f.eks. perioder med lavt MAP/CPP eller forhøyet ICP intrakranielt trykk (ICP). Cerebral oksimetri-verdier vil bli samlet inn ved 1 Hz fra en NIRS-monitor (Medtronic, INVOS 5100C Cerebral Oximetry, Minneapolis, MN). Den NIRS selvklebende engangssensoren vil bli plassert på et rent og tørt sted på høyre/venstre eller bilateral panne over øyenbrynet og under hårlinjen og vekk fra skadet vev, sinus sagittal eller frontale ekstraaksiale blødninger under sensoren. . Huden rundt sensoren vil bli inspisert to ganger daglig og sensorer holdes unna sterkt lys og fuktighet. Sensorer vil bli fjernet hvis pasienten har en MR, men ikke hvis de har en hjerne-CT. Hvis en pasient vil ha NIRS som en del av standarden for medisinsk behandling, vil etterforskerne samtykke til innsamling av SctO2-verdiene som brukes av det kliniske teamet i opptil 10 dager eller så lenge monitoren er på plass. Hos pasienter der NIRS-overvåking ikke er en standardbehandlingsenhet, vil NIRS-sensoren og monitoren bli levert av studieteamet, og SctO2-verdien vil bli dekket på skjermen under studieprosedyrene. Det medisinske teamet vil bli blindet for eventuelle TCD- og/eller SctO2-verdier hvis de samles inn utelukkende for forskningsformål. Skjermen er passordbeskyttet og strømmedata vil ikke være tilgjengelig for visning av personalet eller familien uten passord for å låse opp skjermspareren.

D3. Nevrologisk utfallsvurdering Nevrologisk utfall vil bli vurdert ved utskrivning fra sykehus, 3, 6 og 12 måneder etter skade. 8-punkts Glasgow Outcome Scale Extended-Pediatrics (GOSEP) vil bli brukt for nevrologiske funksjonelle utfallskategorier. En GOSEP-score på 1 = normal, 2 = lett funksjonshemming, 3 = øvre moderat funksjonshemming eller 4 = lavere moderat funksjonshemming er klassifisert som et gunstig resultat. En GOSEP-score på 5 = øvre alvorlig funksjonshemming, 6 = lavere alvorlig funksjonshemming, 7 = vegetativ tilstand, eller 8 = død ble klassifisert, er et ugunstig resultat. GOSEP vil bli utført av et studiemedlem gjennom et 10-minutters forelder/vergeintervju over telefon. Nevropsykologisk utfall vil også bli målt ved hjelp av Pediatric Evaluation of Disability Inventory Computer Adaptive Test (PEDI-CAT), et validert verktøy for å måle domener av daglige aktiviteter, mobilitet, sosial/kognitiv funksjon og ansvar fra fødsel til 18 år. PEDI-CAT er et databasert program som vil bli utført over telefon med intervjueren som leser spørsmål og legger inn avidentifiserte svar i det nettbaserte programmet for analyse og rapport.