Analiza perfuzji mózgowej za pomocą ultradźwięków głowy i wieloźródłowego detektora spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS)

Cel: Istnieją 4 cele tego badania.

1. Aby ustalić, czy zastosowanie ultrasonografii czaszkowej i spektroskopii bliskiej podczerwieni z detektorem wieloźródłowym może zidentyfikować zmiany w perfuzji mózgowej, które są związane z długotrwałą dysfunkcją neurologiczną.
2. Oceń, czy zmiany wskaźników rezystancji określone za pomocą ultrasonografii czaszki po wykonaniu krążenia pozaustrojowego są związane z poważną dysfunkcją neurologiczną.
3. Opisać regionalne zmiany utlenowania tkanki mózgowej podczas selektywnej perfuzji mózgowej za pomocą spektroskopii w bliskiej podczerwieni i określić, czy istnieją krytyczne progi, które korelują ze złymi wynikami neurologicznymi. Aby to osiągnąć, opiszemy różnice w mózgowym przepływie krwi i natlenieniu w związku z anatomią strukturalną serca. W szczególności porównamy serca jednokomorowe i dwukomorowe pod kątem zastosowania krążenia pozaustrojowego z selektywną perfuzją mózgową lub bez niej. Ustalimy również, czy przedłużające się śródoperacyjne zmniejszenie dotlenienia mózgu jest związane z rozpoznaną ultrasonograficznie leukomalacją okołokomorową przy wypisie.
4. Prospektywne gromadzenie DNA pacjentów w celu ustalenia, czy istnieją różnice w wynikach neurologicznych, które są związane ze zmiennością genetyczną. W szczególności przyjrzymy się prostemu kariotypowaniu, polimorfizmom pojedynczych nukleotydów i różnicom liczby kopii między pacjentami. To DNA zostanie zebrane i przechowywane w celu przyszłego porównania z innymi dziećmi z wrodzoną wadą serca, które przechodzą testy neurorozwojowe.

Tło:

Częstość występowania wrodzonych wad serca wynosi co najmniej 10 na 1000 żywo urodzonych dzieci, a dzieci z wrodzonymi wadami serca są w grupie wysokiego ryzyka wystąpienia zaburzeń neurologicznych1. Pacjenci z pojedynczą komorą mają średni IQ w pełnej skali między 89 a 97, a częstość występowania ciężkiego upośledzenia umysłowego w zespole niedorozwoju lewego serca wynosi aż 18%2, 3. Czynników wpływających na to ryzyko jest wiele i obejmują przedoperacyjne, śródoperacyjne, i zdarzenia pooperacyjne. Jednym z głównych czynników ryzyka jest stosowanie zatrzymania krążenia w głębokiej hipotermii (DHCA), które w przeszłości stosowano w celu uzyskania bezkrwawego pola operacyjnego do rekonstrukcji łuku aorty. Ponieważ staje się coraz bardziej oczywiste, że nie ma bezpiecznego czasu trwania DHCA, nowo opracowane strategie mają na celu maksymalizację mózgowego przepływu krwi, a tym samym poprawę wyników neurologicznych4-7. Jedną z szeroko stosowanych strategii jest selektywna perfuzja mózgowa (SCP), która zwiększa mózgowy przepływ krwi przez dedykowaną kaniulę mózgową wprowadzaną do prawej tętnicy szyjnej wspólnej podczas rekonstrukcji łuku aorty.8 W modelach zwierzęcych wykazano, że ta technika, która skraca okres niedokrwienia mózgu, poprawia wyniki neurologiczne, ale podobnych badań nie przeprowadzono na ludziach9.

Wiadomo, że mózgowy opór naczyniowy wzrasta po DHCA i sugerowano, że SCP może przyczyniać się do nadciśnienia naczyniowego mózgu po bajpasie10,11. Wykazano, że pomiary jednokanałowej spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) korelują z mózgowym przepływem krwi w modelach zwierzęcych, ale ocena SCP za pomocą NIRS z detektorem wielomiejscowym nie została przeprowadzona i nie wiadomo, czy istnieją regionalne różnice w natlenieniu12, 13. Badanie to dostarczyłoby ważnych informacji na temat charakterystyki mózgowego przepływu krwi w tkance regionalnej, szczególnie w odniesieniu do jednostronnej perfuzji, a także różnic u pacjentów ze złożoną anatomią i upośledzonym mózgowym przepływem krwi.

Ultrasonografia czaszkowa z pomiarami oporności Dopplera została wykorzystana do przewidywania encefalopatii niedotlenieniowo-niedokrwiennej u noworodków urodzonych o czasie i wcześniaków14-16. Wiadomo, że niemowlęta z ciężką wrodzoną wadą serca mają nieprawidłowy mózgowy przepływ krwi, szczególnie te z pojedynczą komorą, co naraża je na zwiększone ryzyko leukomalacji okołokomorowej17-19. Nie jest jednak jasne, czy pomiary te są związane z niekorzystnymi wynikami neurorozwojowymi i czy można je stosować w połączeniu z NIRS w celu dostarczenia informacji przyłóżkowych na temat stanu neurologicznego i adekwatności obecnego zarządzania hemodynamicznego.

Chociaż w pooperacyjnym obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (MRI) wykazano, że NIRS wiąże się z nowym lub pogorszonym niedokrwieniem, często zdarza się, że stan tych niemowląt nie jest wystarczająco stabilny, aby sprostać zagrożeniom związanym z uzyskaniem MRI, w tym transportem i sedacją oraz ultrasonografią. może służyć jako odpowiednie, bezpieczniejsze narzędzie przesiewowe20,21. Proponujemy zastosowanie eksperymentalnej ciągłej metody diagnostycznej (NIRS) w połączeniu ze znanym narzędziem przesiewowym (USG czaszki) w celu analizy i oceny mózgowego przepływu krwi i natlenienia oraz określenia, czy można przewidzieć nieprawidłowe wyniki rozwoju neurologicznego i potencjalnie je poprawić. Optymalny czas wykonania USG nie jest znany, dlatego ważne jest uzyskanie danych pilotażowych w celu udoskonalenia kombinacji diagnostycznej w celu najlepszej oceny ryzyka urazu neurologicznego.

Innym dobrze znanym czynnikiem ryzyka złego rokowania neurologicznego u dzieci z wrodzoną wadą serca jest genetyka22. Zidentyfikowano polimorfizmy pojedynczego genu, które są związane ze słabymi wynikami neurorozwojowymi, a więcej jest identyfikowanych23. Należy przeprowadzić dalsze badania, aby lepiej zrozumieć genetyczne klucze do wrodzonych wad serca i wynikające z nich skutki neurologiczne.

Jest to jednoośrodkowa, prospektywna analiza perfuzji mózgowej u niemowląt do 2 miesiąca życia poddawanych zabiegom naprawczym wrodzonych wad serca. W sumie 70 osób uzyska zgodę na ten protokół z nadzieją, że 60 ukończy badanie. Oczekuje się, że uczestnicy będą uczestniczyć w badaniu przez łącznie 6 lat, od rejestracji do końcowej oceny neurokognitywnej. Pacjenci otrzymają 25 USD za 12-miesięczną ocenę uzupełniającą, 50 USD za ocenę trzyletnią i 75 USD za ocenę 6-letnią jako zachętę dla pacjenta.

Niemowlęta (do 2 miesięcy) z wrodzoną wadą serca, które przechodzą operację w Dziecięcym Centrum Medycznym Dallas (CMCD), będą się kwalifikować. Wszyscy tacy pacjenci otrzymają standardową opiekę przed-, śród- i pooperacyjną.

Zakwalifikowani pacjenci zostaną poddani przedoperacyjnemu USG głowy w celu określenia wskaźników oporu i przepływu Dopplera w tętnicy środkowej mózgu. Następnie pacjenci będą mieli urządzenie NIRS z detektorem wielu źródeł umieszczone na skórze głowy, które będzie utrzymywane na miejscu za pomocą rzepów. Sondy są przymocowane do przewodów podłączonych do komputera zbierającego dane. To urządzenie będzie zbierać śródoperacyjnie dane dotyczące regionalnego natlenienia tkanek i przepływu krwi oraz porównywać wiele różnych obszarów mózgu. Drugie USG głowy zostanie wykonane w bezpośrednim okresie pooperacyjnym w celu określenia wskaźników oporu i przepływu Dopplera (w ciągu 4 godzin). Wreszcie, w ciągu 48 godzin od wypisu ze szpitala zostanie wykonane trzecie badanie ultrasonograficzne głowy w celu wykrycia leukomalacji okołokomorowej lub uszkodzenia istoty białej mózgu. Badania te nie są bolesne i nie stanowią dodatkowego obciążenia dla pacjenta.

Te testy diagnostyczne są częścią procesu badawczego i nie stanowią standardu opieki. Monitorowanie jednokanałowe NIRS jest standardem i będzie wykonywane tak jak zwykle.

Stan neurorozwojowy zostanie oceniony przez przeszkolonego neuropsychologa dziecięcego w wieku 12 miesięcy. Bayley Scales of Infant and Toddler Development zostanie przeprowadzona podczas oceny w wieku 12 miesięcy (2 godziny). Wechsler Preschool i Primary Scales of Intelligence zostaną przeprowadzone podczas oceny 3-letniej (2 godziny). Skale pamięci dla dzieci, testy integracji wzrokowo-ruchowej Beery'ego, listy kontrolne zachowania dzieci oraz testy biegłości językowej Woodcocka-Johnsona zostaną przeprowadzone podczas oceny po 6 latach (3 godziny). Testy te nie są uważane za standard opieki nad tymi pacjentami, ale mogą dostarczyć ważnych informacji na temat trudności w uczeniu się i wyników w nauce.

Dodatkowo osoba badana będzie miała możliwość wyrażenia zgody na dostarczenie próbki DNA. Jeśli pacjent wyrazi na to zgodę, jedna próbka krwi zostanie pobrana przez lekarza, pielęgniarkę lub licencjonowanego technika. Pobierzemy do 30ml krwi do pobrania w dniu zabiegu z istniejącej już linii. Próbki te zostaną pobrane zgodnie z zasadami CMCD dotyczącymi maksymalnej objętości próbek krwi. Próbki zostaną całkowicie zdeidentyfikowane i otrzymają unikalny dwucyfrowy identyfikator przed wysłaniem do laboratorium Kernie w UTSW w celu ekstrakcji i analizy. Ta próbka będzie przechowywana w bazie danych w celu porównania z przyszłymi badanymi osobami z wrodzoną wadą serca. To pobranie krwi nastąpi przez już istniejącą linię (niezbędną do operacji) i nie będzie dodatkowym obciążeniem dla pacjenta. Testy genetyczne mogą obejmować analizę polimorfizmów pojedynczych nukleotydów, zmienność liczby kopii i proste kariotypowanie. Korelacja z rodzajem wrodzonej wady serca, wynikami badań neurorozwojowych oraz wynikami badań obrazowych będzie dokonywana z wynikami badań DNA.