Anatomia mózgu, hemodynamika i metabolizm

Uszkodzenia pojedynczej komory (SV) są główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności z powodu wrodzonych wad serca (CHD) w Stanach Zjednoczonych. Ostateczną operacją paliatywną jest zmodyfikowana operacja Fontana, w której systemowy powrót żylny jest kierowany bezpośrednio do tętnic płucnych. Rekonstrukcja chirurgiczna wykonywana jest etapami na przestrzeni kilku lat i obejmuje „etap I” oraz operacje hemiFontan lub dwukierunkowe Glenn. Wiadomo, że te dzieci mają większe deficyty neurorozwojowe (ND) niż populacja ogólna i inne formy CHD. Na przykład badanie przeprowadzone w Szpitalu Dziecięcym w Filadelfii wykazało, że w wieku 9 lat 1/3 otrzymywała jakąś formę edukacji specjalnej; mediana ilorazu inteligencji (IQ) wyniosła 86 przy upośledzeniu umysłowym u 18%. Jednym z elementów ostatecznego wyniku ND jest mózgowy przepływ krwi (CBF). Wstępne dane dotyczące SV w literaturze we wszystkich przedziałach wiekowych i wielu stanach chorobowych sugerują, że CBF jest powiązany z ND; potwierdza to niedawny przegląd 25 badań. Innym składnikiem wyniku ND są anatomiczne uszkodzenia mózgu. Wstępne dane z obecnego badania NIH dotyczącego badania CBF sugerują związek między CBF a uszkodzeniami mózgu (zmniejszona CBF jest związana z większą liczbą uszkodzeń mózgu), tworząc złożoną interakcję prowadzącą do ostatecznego wyniku ND. Istnieje pilna potrzeba zrozumienia CBF i zmian w mózgu w odniesieniu do ND u dzieci; ten szybki etap wzrostu może być szczególnie ważny dla ostatecznej funkcji poznawczej, mającej nie tylko wpływ humanistyczny/społeczny, ale także duży ekonomiczny.

Dane z poprzedniego grantu NIH, który zakończył się w listopadzie 2014 r., wskazują, że CBF u pacjentów z SV zmienia się podczas etapowych operacji i na pierwszych 2 etapach, w warunkach stresowych, takich jak hiperkapnia; ponadto wstępne spojrzenie na dane sugeruje również różnicę w nieprawidłowościach mózgu. Te dzieci są szczególnie narażone na zmienione CBF i nieprawidłowości w mózgu ze względu na zmieniającą się fizjologię. Na etapie I występuje fizjologia „spływu” spowodowana przez zastawkę aortalno-płucną, która może potencjalnie powodować „kradzież” z krążenia mózgowego. W II etapie (m.in. hemiFontan), krążenie mózgowe i płucne są połączone ze sobą bezpośrednio i wyłącznie szeregowo; krew z aorty dopływa do mózgu, a następnie żyłą główną górną bezpośrednio do płuc. Po zakończeniu Fontana ciśnienie żylne w dolnej części mózgu jest podwyższone. Wreszcie, u pacjentów z SV rozwijają się zabezpieczenia aortalno-płucne (APC) na wszystkich etapach, a inny trwający projekt badawczy wykazał silną odwrotną korelację między CBF a stopniem przepływu APC, dodatkowo narażając CBF SV na ryzyko.

W innym badaniu obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) wykorzystano do pomiaru przepływu krwi i wizualizacji anatomii mózgu za pomocą znakowania spinów tętniczych MRI z kontrastem fazowym i obrazowania anatomicznego, takiego jak sekwencje ważone T1 i obrazowanie tensora dyfuzji. MRI wykorzystujący susceptometrię (oksymetrię) opracowaną niedawno przez badacza w ramach tego odnowienia, może również określić ilościowo tempo metabolizmu mózgowego zużycia tlenu (CMRO2). Ta kombinacja możliwości MRI oferuje wyjątkową możliwość oceny anatomii mózgu, hemodynamiki i metabolizmu tlenu w tym samym badaniu; łącząc to z testami ND, niniejsze badanie ma na celu połączenie tych dwóch w nadziei nie tylko zrozumienia funkcji poznawczych, ale także pozytywnej interwencji w wynik ND. Nigdy nie zgłoszono kompleksowej oceny anatomii i funkcji mózgu związanej z wynikami ND w żadnej grupie pacjentów ani przy użyciu pomiarów w 2 punktach czasowych.

Jest to prospektywne, jednoośrodkowe badanie pacjentów z SV i ma na celu powiązanie anatomii mózgu, hemodynamiki i CMRO2 z wynikiem ND przy użyciu innej kohorty pacjentów uzyskanej w ramach poprzedniego badania jako podstawy i danych z 2 punktów czasowych (pierwotna dotacja i odnowienie). To podejście wraz z wykorzystaniem mózgowej reaktywności dwutlenku węgla (CO2) i CMRO2 to główne mocne strony tego badania. Wyjaśnienie tych czynników może ostatecznie doprowadzić do modyfikacji zarządzania (np. czas operacji) i identyfikacja dzieci z ryzykiem poznawczym w celu wdrożenia wczesnej interwencji i możliwej poprawy wyników ND.