Multimodalne monitorowanie autoregulacji mózgowej po urazie mózgu u dzieci

A. Kontekst i cel

Ostre uszkodzenie neurologiczne (ANI) jest ważną i powszechną przyczyną śmiertelności i zachorowalności w pediatrii, takie jak urazowe uszkodzenie mózgu (TBI), udar mózgu i encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna (HIE). Poczyniono postępy w intensywnej terapii dzieci z ANI, poprawiając wskaźniki śmiertelności, ale osoby, które przeżyły, często pozostają z długotrwałymi niepełnosprawnościami neurologicznymi i neuropsychologicznymi. Szacuje się, że nawet 50-60% dzieci, które doznają ciężkiego TBI, będzie cierpieć z powodu pewnych długotrwałych następstw neurologicznych, takich jak defekty poznawcze, behawioralne, psychiatryczne i psychologiczne, pomimo nowoczesnej zaawansowanej opieki. Osoby, które przeżyły ANI, mogą również doznać obniżenia jakości życia i zdolności do uczestniczenia w codziennych czynnościach, a ich długoterminowa opieka może skutkować znacznym obciążeniem społeczno-ekonomicznym. Mózg jest wysoce metabolicznym narządem, który stanowi 2% całkowitej masy ciała, ale zużywa 20% tlenu. Zależność mózgu od wysokiego tempa tlenowego metabolizmu komórkowego wymaga ciągłego dostarczania tlenu i glukozy. Jednak to duże zapotrzebowanie na energię oznacza również, że komórki mózgowe są szczególnie podatne na uszkodzenia, gdy składniki odżywcze są pozbawione nawet przez bardzo krótki okres czasu. Dostarczanie mózgowych składników odżywczych jest wysoce kontrolowanym procesem utrzymywanym przez misternie zrównoważony mózgowo-naczyniowy układ, który reguluje mózgowy przepływ krwi (CBF) ze stałą szybkością, aby zaspokoić zapotrzebowanie tkanek. W najprostszym modelu CBF jest proporcjonalne do różnicy ciśnień w układzie naczyniowo-mózgowym i odwrotnie proporcjonalne do mózgowego oporu naczyniowego (CVR). Napędowa różnica ciśnień lub ciśnienie perfuzji mózgowej (CPP) reprezentuje różnicę ciśnień naczyniowych w tkance mózgowej, wyrażoną jako średnie ciśnienie tętnicze (MAP) minus ciśnienie wewnątrzczaszkowe (ICP).

W normalnych stanach fizjologicznych CBF jest w dużej mierze niezależne od CPP w szerokim zakresie ciśnienia poprzez zmianę CVR, proces znany jako autoregulacja mózgowa (CA). Autoregulacja mózgowa jest kontrolowana przez złożone wzajemne oddziaływanie mechanizmów neurogennych, metabolicznych i miogennych. Podczas CA tętniczki w mózgu rozszerzają się (zmniejszając opór) lub zwężają się (zmniejszając opór), utrzymując odpowiedni CBF, aby sprostać wymaganiom metabolicznym tkanek (ryc. 1). Po ANI endogenne mechanizmy autoregulacji mogą być osłabione, predysponując wrażliwą tkankę do niedokrwienia lub obrzęku naczyniopochodnego. W stanie normalnym CA utrzymuje stały CBF w szerokim zakresie ciśnień perfuzji, ale przy utracie CA CBF staje się liniowy z ciśnieniem perfuzji, tak że każde zmniejszenie CPP lub MAP spowoduje odpowiedni spadek przepływu krwi. Po ciężkim TBI, zatrzymaniu krążenia lub samoistnym krwotoku śródczaszkowym u dzieci mogą wystąpić kombinacje mózgowych i ogólnoustrojowych zmian patofizjologicznych, takich jak niedociśnienie, wstrząs, obrzęk mózgu, podwyższone ciśnienie śródczaszkowe, ostra niedokrwistość z utratą krwi i niewydolność oddechowa. Dlatego system biologiczny CA jest klinicznie ważnym mechanizmem, który działa w celu ochrony przed hipoperfuzją lub hiperperfuzją mózgową podczas zmian patofizjologicznych, które często występują w chorobach neurokrytycznych, w których pacjenci mogą mieć szybkie zmiany ciśnienia krwi, ciśnienia wewnątrzczaszkowego lub ogólnoustrojowego dostarczania tlenu.

W praktyce klinicznej mózgowy przepływ krwi nie jest mierzony bezpośrednio przy łóżku pacjenta, dlatego w praktyce klinicznej stosuje się CPP (jeśli mierzy się ICP) lub MAP, aby osiągnąć cel oparty na wieku. Istnieje jednak kilka ograniczeń tego podejścia, 1) optymalny próg MAP/CPP jest nieznany u dzieci w różnych grupach wiekowych, 2) jest bardzo prawdopodobne, że optymalna wartość MAP/CPP nie tylko będzie odzwierciedlona przez wartość docelową opartą na wieku, ale będzie również wysoce zależy od indywidualnego pacjenta i czynników typu urazu oraz 3) z powodu tej niepewności istnieje duża zmienność kliniczna co do wartości, jaką dostawcy usług medycznych wybierają jako cel MAP/CPP po ANI. Ponadto, ponieważ autoregulacja jest widmem ciągłym zależnym od odpowiedzi adaptacyjnej CVR w celu regulacji przepływu, zaburzenia mogą zmieniać się w czasie i mogą również różnić się u tego samego pacjenta z różnymi stopniami zaburzeń fizjologicznych. Ponieważ CBF nie jest mierzona w praktyce klinicznej, przyjmuje się faktyczną zdolność pacjenta do utrzymania odpowiedniego CBF przy danym MAP/CPP, ale nie jest ona znana. Poleganie wyłącznie na ciśnieniu perfuzji nie uwzględnia zmian w CA, które występują po urazie mózgu, utrudniając klinicyście możliwość określenia, czy CBF jest odpowiednie do zaspokojenia potrzeb metabolicznych przy danym MAP/CPP

Pojawiają się badania potwierdzające teorię, że upośledzona CA jest ważnym czynnikiem w ANI. U dorosłych upośledzenie CA wiąże się z gorszym rokowaniem i wykazano, że występuje po szerokim spektrum urazów neurologicznych, w tym TBI, HIE, krwotoku podpajęczynówkowym i udarze.

Podobne doniesienia o słabych wynikach po dziecięcym TBI oraz noworodkowym i pediatrycznym HIE były upośledzone u pacjentów z upośledzoną CA. Jednak nadal istnieją znaczne luki w naszej wiedzy na temat tego, jak mierzyć CA, którzy pacjenci są narażeni na upośledzenie CA, czy zmiany w CA wiążą się z gorszymi długoterminowymi wynikami czynnościowymi i, co ważne, w jaki sposób badacze mogą wykorzystywać dane z badania pacjenta Status CA w celu optymalizacji naszego zarządzania OIOM w celu poprawy wyników. Obecne możliwości postępowania u dzieci po ciężkim TBI i krwotoku śródczaszkowym mogą obejmować użycie inwazyjnego monitora ICP i linii tętniczej do ciągłego pomiaru ciśnienia tętniczego krwi (ABP) i CPP, ale same te urządzenia nie dostarczają informacji o stanie układu naczyniowo-mózgowego . Nasze badanie ma na celu wykorzystanie dwóch nowych nieinwazyjnych metod oceny dynamicznej autoregulacji w celu opisania częstości występowania i profilu czasowego zaburzeń CA w ostrej fazie po ANI u dzieci z uwzględnieniem danych klinicznych dostarczonych przez obecne urządzenia monitorujące pacjenta. Badacze mają również na celu zbadanie związku między upośledzoną CA a krótko- i długoterminowymi funkcjonalnymi wynikami neurologicznymi. Ta propozycja badań próbuje wypełnić niektóre z naszych luk w wiedzy na temat określania zaburzeń CA i optymalnych celów MAP/CPP dla dzieci po ANI. Badacze mają nadzieję, że to badanie poszerzy naszą wiedzę na temat upośledzeń CA, które występują po ANI, a dane uzyskane z tego badania doprowadzą do klinicznie użytecznych narzędzi obejmujących ocenę CA przy łóżku pacjenta w celu poprawy opieki nad pediatrycznymi pacjentami neurokrytycznymi.

Metody oceny dynamicznej autoregulacji mózgowej Wcześniej badano różne metody oceny CA i obecnie nie ma powszechnie akceptowanej metody oceny integralności układu nerwowo-naczyniowego mózgowej autoregulacji. Pomiary CA zostały opisane w kategoriach procesu statycznego lub dynamicznego. Statyczny CA odnosi się do zmiany netto w CBF po manipulacji ABP w warunkach stanu ustalonego, typowo za pomocą leków, które albo zwiększają, albo obniżają ciśnienie krwi. W tej metodzie, jeśli CBF pozostaje stałe przy zmianach ABP, autoregulacja jest uważana za nienaruszoną. Dynamiczny CA opisuje szybkie mechanizmy, które umożliwiają przywrócenie przepływu krwi po gwałtownych zmianach ABP, które zwykle występują w dłuższych okresach czasu. Tradycyjne metody badania CA wykorzystują techniki, takie jak podawanie wazopresora, manewr przysiadu, kompresja tętnicy szyjnej i deflacja mankietów udowych w celu wywołania dużych wahań ciśnienia krwi w celu zmierzenia odpowiedzi CBF. Jednak te manewry opierają się na współpracy pacjenta i mogą być nieodpowiednie w przypadkach chorób neurokrytycznych. W ostatniej dekadzie poczyniono postępy w opracowywaniu nowych metod oceny odpowiedzi dynamicznej autoregulacji mózgowej (dCA) poprzez ilościowe określenie korelacji krzyżowej między spontanicznymi oscylacjami w MAP i CPP oraz odpowiadającymi im oscylacjami w CBF lub natlenieniu, w przeciwieństwie do zmian wywołanych eksperymentalnie. Chociaż wiadomo, że spontaniczne oscylacje w ABP i CBFv występują od wielu lat, funkcja tych oscylacji pozostaje nieznana. Uważa się, że powstają jako odpowiedzi autonomiczne generowane w pniu mózgu i obwodowych baroreceptorach. Odpowiedź tętniczek mózgowych na zmiany ABP może nie być wystarczająco szybka, aby przeciwdziałać zmianom o wysokiej częstotliwości, stąd fluktuacje przy tych częstotliwościach są przekazywane niezmodyfikowane do krążenia mózgowego. W przeciwieństwie do tego, wolniejsze oscylacje częstotliwości (0,02 Hz do 0,2 Hz mogą być przeciwdziałane przez tętniczki mózgowe w celu utrzymania stałego przepływu. Uważa się, że w tych okresach niskiej częstotliwości lub wolnych fal CA działa jako system zmian ABP. Analiza funkcji przenoszenia i analiza koherencji falkowej to modele matematyczne umożliwiające jednoczesną analizę wejść i wyjść CA w szerokim zakresie fizjologicznie istotnych częstotliwości oscylacyjnych CA. Pomiary są interpretowane w oparciu o koncepcję, że dCA będzie działać w celu zminimalizowania wpływu spontanicznych oscylacji w MAP na CBFv. Bez funkcjonalnej odpowiedzi CA każda spontaniczna oscylacja w MAP byłaby związana z podobną oscylacją w CBFv pod względem wielkości, czasu trwania i częstotliwości. Badacze połączą dwie nieinwazyjne techniki, aby zbadać zależność czasową dCA po ANI, wykorzystując spontaniczne fluktuacje MAP lub CPP pacjenta jako dane wejściowe i CBFv lub regionalne utlenienie mózgu jako dane wyjściowe. Co ważne, dwie metody, które będą badać badacze, wykorzystują spontaniczne fluktuacje fal fizjologicznych pacjenta. Eliminuje to konieczność eksperymentalnej manipulacji ciśnieniem krwi, która może stwarzać pewne ryzyko dla pacjenta. W pierwszej metodzie zostanie wykonane 30-minutowe przezczaszkowe badanie ultrasonograficzne dopplerowskie (TCD) w celu analizy analizy funkcji przenoszenia (TFA) spontanicznych oscylacji MAP/CPP i CBFv w dniach 1-10 po urazie. W drugiej metodzie badacze zbadają zmiany dCA, które zachodzą w sposób ciągły przez pierwsze 7-10 dni urazu, używając niestacjonarnego modelu analizy koherencji falkowej między MAP/CPP a wysyceniem tlenem tkanki mózgowej. W obu modelach badacze będą wykorzystywać wartości MAP/CPP mierzone z założonej na stałe linii tętniczej umieszczonej w ramach standardowej opieki medycznej.

Analiza funkcji transferu (TFA) Analiza funkcji transferu jest modelem matematycznym opisującym spontaniczne fluktuacje MAP i prędkości przepływu krwi w mózgu (CBFv), który może analizować zarówno statyczne, jak i dynamiczne komponenty CA. W dziedzinie czasu uzyskuje się średnie wartości ABP i CBFv dla każdego cyklu pracy serca, a algorytm analizy spektralnej Szybka transformata Fouriera jest wykorzystywana do uzyskiwania oszacowań spektralnych w dziedzinie częstotliwości używanych do obliczania spójności, wzmocnienia i fazy w celu opisania wydajności i latencji odpowiedź częstotliwościowa CA na bardzo niskim poziomie (VLF: 0,02-0,07 Hz), niski (LF: 0,07-0,20 Hz) i wysoki (HF: 0,20-0,50 Hz) zakresy częstotliwości. Analiza opiera się na założeniu, że autoregulacja funkcjonuje w „stacjonarnym” układzie liniowym, gdzie MAP bierze pod uwagę wejście i CBFv jako wyjście. Analiza zostanie przeprowadzona w okresie stabilizacji stanu pacjenta, w którym nie będą podejmowane żadne doraźne interwencje. Ustawienia akwizycji danych i późniejsza analiza TFA będą zgodne z białą księgą międzynarodowej sieci badawczej zajmującej się autoregulacją mózgową. Grupa kontrolna pacjentów zostanie włączona jako część tego badania z liniami tętniczymi, ale bez uszkodzeń neurologicznych i będzie miała wykonane CBFv i TFA, aby służyły jako grupa porównawcza.

Analiza koherencji falkowej (WCA) Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) to nieinwazyjna metoda elektrod emitujących światło do pomiaru regionalnego natlenienia tkanek. Sondy wrażliwe na absorpcję światła przez hemoglobinę utlenioną (HbO2) i hemoglobinę odtlenioną (Hb) można umieścić bezpośrednio na skórze czoła w celu pomiaru nasycenia tlenem tkanki mózgowej (SctO2) lub różnicowego stężenia hemoglobiny (HbD = HbO2 - Hb). SctO2 zastosowano jako nieinwazyjną metodę pomiaru zmian regionalnej perfuzji mózgowej lub przepływu krwi w celu oceny CA. Spontaniczne oscylacje w CBF można zatem oszacować na podstawie zmian wartości SctO2 w czasie i przeanalizować pod kątem zmian w MAP. We wcześniejszych badaniach stosowano liniowy współczynnik korelacji do analizy związku między SctO2 a MAP w badaniach dorosłych i dzieci w celu oceny dCA po operacji kardiochirurgicznej, krwotoku podpajęczynówkowym i TBI. Te wcześniejsze metody analityczne opierają się na założeniu uzyskiwania pomiarów w układzie stacjonarnym, innymi słowy hemodynamika nerwowo-naczyniowa i układowa nie zmienia się w czasie. W rzeczywistości badacze wiedzą, że ciśnienie krwi i czynniki mózgowe, takie jak ICP i ciśnienie krwi, są niestacjonarne i często się zmieniają, szczególnie we wczesnych godzinach i dniach po krytycznej chorobie. Analiza koherencji falkowej zakłada system niestacjonarny i może być w stanie lepiej scharakteryzować zakłócenia dCA w systemie w ciągłym ruchu podczas zmian fizjologicznych w czasie rzeczywistym, które występują w ekstremalnych warunkach obciążenia systemu, których nie można przetestować poprzednimi metodami. Analiza koherencji falkowej może być również wykorzystana do ilościowego określenia dynamicznego związku między MAP i SctO2 w znacznie dłuższych ramach czasowych w porównaniu z analizą opartą na TCD. Podobnie jak w przypadku TFA, koherencja falkowa wykorzystuje fazę, wzmocnienie i koherencję do określenia związku między dwoma wartościami przebiegów MAP/CPP i SctO2. Wykorzystanie SctO2 opartego na NIRS do pomiaru zmian CBF ma zalety bycia stabilnym czujnikiem niepodlegającym zaburzeniom ruchowym, nieinwazyjnym rutynowym monitorem w oddziale intensywnej opieki medycznej oraz metodą, która nie wymaga specjalistycznego szkolenia i jest odpowiednia do długoterminowej ciągłe monitorowanie. Grupa kontrolna pacjentów zostanie włączona do tego badania bez urazu neurologicznego, ale z liniami tętniczymi i monitorowaniem NIRS, aby służyć jako grupa porównawcza poprzez wykonanie analizy spójności falkowej MAP i SctO2 przez 72 godziny.

B. Cele badania

Cel 1: Wykorzystaj analizę funkcji transferu do analizy wzmocnienia autoregulacji mózgowej i wartości fazowych w bardzo niskich (VLF: 0,02-0,07) Hz), niski (LF: 0,07-0,20 Hz) i wysoki (HF: 0,20-0,50 Hz) zakresy częstotliwości MAP/CPP i CBFv po ostrym uszkodzeniu mózgu w dniach 1-10 po urazie.

Cel 2: Wykorzystanie analizy koherencji falkowej do analizy wartości koherencji mierzonych w sposób ciągły MAP/CPP i regionalnej saturacji mózgowej w domenach czasu i okresu w dniach po urazie 1-10 dni u pacjentów z urazem mózgu.

Cel 3: Ocena funkcjonalnego wyniku pomiędzy pacjentami wykazującymi zaburzenia autoregulacji mózgowej na podstawie wypisu ze szpitala, pomiarów neurologicznych 3 i 6 miesięcy po urazie.

C. Projekt badania

C.1 Zwięzłe podsumowanie projektu W tym badaniu badacze wykorzystają dwie nieinwazyjne metody do zbadania czasowych zmian w dynamicznym CA, przeprowadzając analizę korelacji krzyżowych spontanicznych fluktuacji MAP/CPP z prędkością przepływu krwi w mózgu i domenami regionalnego utlenowania mózgu w celu zbadać zaburzenia CA po ostrym ostrym urazie neurologicznym u dzieci. W pierwszej metodzie badacze wykorzystają analizę funkcji transferu przebiegów CBFv opartych na MAP/CPP i TCD, aby zmierzyć wzmocnienie i fazę składników CA w dniach 1, 2, 3, 5, 7 i 10 po urazie. Model ten zakłada system stacjonarny, wykonywany przez 30 minut w okresie stabilizacji pacjenta. W drugiej metodzie badacze wykorzystają analizę koherencji falkowej MAP/CPP i NIRS nasycenia tlenem tkanek (StO2) oraz do pomiaru ciągłych i dynamicznych zmian CA zachodzących w szerokim zakresie zmiennych fizjologicznych pacjenta podczas pierwszych 7-10 dni po urazie. Model ten pozwala na pomiar CA przy założeniu układu niestacjonarnego, który dokładniej odzwierciedla rzeczywiste zaburzenia patofizjologiczne i biologiczne występujące u pacjentów w pierwszych dniach po urazie neurokrytycznym. Dla porównania z normalnymi wartościami CA, badacze wykorzystają grupę kontrolną pacjentów bez urazów neurologicznych, którzy są już zaintubowani i uspokojeni zgodnie ze standardem opieki. Grupa badana i grupa kontrolna będą miały zakładane linie tętnicze w ramach standardowej opieki w celu pomiaru MAP do analizy badania. Podstawowe analizy zostaną przeprowadzone przy użyciu dwóch modeli matematycznych spontanicznych oscylacji w falach fizjologicznych z ciągłym MAP/CPP jako wejściem CA i CBFv (TFA) lub regionalnym natlenieniem mózgu (spójność falkowa) jako wyjściem CA. Badacze zmierzą również wpływ, jaki CA ma na wyniki czynnościowe, mierząc pediatryczne skale czynności neurologicznych i niepełnosprawności przy wypisie ze szpitala, 3, 6 i 12 miesięcy. Poszerzenie naszej wiedzy na temat zmian czasowych, które zachodzą w CA podczas początkowych krytycznych faz uszkodzenia mózgu, doprowadzi do lepszego zrozumienia, w jaki sposób mózg reguluje przepływ po urazie, zapobiegając wtórnemu niedokrwieniu i pomoże opracować specyficzne dla pacjenta cele fizjologiczne dla MAP lub CPP, aby zoptymalizować CBF, uwzględniając heterogeniczność i indywidualne różnice u pacjentów, poprawiając wyniki neurologiczne.

C.2 Opis infrastruktury Wszyscy badani pacjenci zostaną zapisani do Dziecięcego Centrum Medycznego Dallas. Gromadzenie danych będzie odbywać się za pomocą papierowych formularzy zgłoszeń, przeglądu elektronicznej dokumentacji medycznej oraz bezpośredniego pobierania danych pacjenta z przyłóżkowego monitora Phillips Intellivue. Dr Miles (PI) jest adiunktem pediatrii w Centrum Medycznym UTSW i od 2005 roku uczestniczy w pediatrycznym oddziale intensywnej terapii (PICU). Dr Miles zapewni bezpośredni nadzór nad badaniem i ma doświadczenie zarówno w technikach TCD, jak iw prowadzeniu badań klinicznych na OIOM-ie. Dr Miles dysponuje obecnie następującym sprzętem badawczym pozyskanym do tego badania, 1) specjalistyczną przenośną stacją roboczą z komputerem osobistym, wyświetlaczem i przezczaszkowym urządzeniem dopplerowskim DWL do pomiaru prędkości CBF i jednoczesnego pobierania MAP i CBFv za pomocą oprogramowania Medicollector, 2) dodatkowy komputer i mniejsza stacja robocza do ciągłych danych NIRS do ciągłego przechwytywania danych z monitora Phillips za pomocą oprogramowania Medicollector oraz 3) dwa specjalnie zaprojektowane zestawy nagłowia pediatrycznego z przenośnymi sondami TCD do ciągłego pomiaru 30-minutowej fali TCD. Analiza koherencji falkowej CA zostanie przeprowadzona we współpracy z dr Fenghua Tian, ​​pracownikiem wydziału na Wydziale Bioinżynierii Uniwersytetu Teksańskiego w Arlington. Ekspertyza naukowa dr Tiana obejmuje wykorzystanie NIRS i metod nieinwazyjnych do pomiaru CA oraz kilka publikacji wykorzystujących koherencję falkową do badania CA u noworodków po HIE i dzieci otrzymujących wsparcie pozaustrojowe. Dr Tian zapewni również wsparcie w zakresie analizy statystycznej. Analiza funkcji transferu CA zostanie przeprowadzona we współpracy z dr Sushmitą Purkayasthą, adiunktem na Wydziale Fizjologii Stosowanej i Zarządzania Zdrowiem na Southern Methodist University. Laboratorium dr Purkayastha bada związek między objawami klinicznymi łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu a regulacją mózgowego przepływu krwi. Obecnie używa podobnych metod TFA do badania zmian w CA po wstrząśnieniu mózgu u sportowców z college'u i opublikowała wyniki u pacjentów z udarem i nieprawidłowościami istoty białej. dr Laurence Ryan zapewni wsparcie inżynierii komputerowej i analizę statystyczną, tworząc niestandardowy kod oprogramowania MatLab (Mathowrks, Natick, MA) do przetwarzania sygnału z danych CBFv i MAP kształtu fali na wykresy częstotliwości TFA.

C.3 Miary badawcze Miarami badawczymi dla celu 1 będą średnie oszacowania wzmocnienia funkcji przenoszenia (cm/s/mmHg), fazy (radiany) i spójności dla bardzo małych (VLF: 0,02-0,07 Hz), niski (LF: 0,07-0,20 Hz) i wysoki (HF: 0,20-0,50 Hz) zakresy częstotliwości obliczone na podstawie spontanicznych oscylacji MAP i CBFv. Miary badawcze dla celu 2 miary badawcze obejmują obliczenie kwadratowej koherencji krzyżowo-falowej (R2) w zakresie od 0-1, co reprezentuje znaczenie korelacji w spontanicznych oscylacjach wartości MAP i SctO2 podczas pierwszych 7-10 dni urazu. W tym modelu wartość R2 równa 1 reprezentuje upośledzoną korelację autoregulacji, gdzie zmiany w MAP są istotnie skorelowane ze zmianami w utlenowaniu mózgu. Nieistotna wartość wskazywałaby, że spontaniczne fluktuacje SctO2 są w dużej mierze niezwiązane ze zmianami MAP. Kwadratowa wartość progowa koherencji międzyfalkowej wynosząca > 0,7 zostanie wykorzystana do określenia istotności i zostanie wykreślona w czasie monitorowania pacjenta (oś X) oraz częstotliwość lub okres (oś Y). W tym modelu mierzone są oscylacje o znacznie niższych częstotliwościach niż w przypadku TFA dla analizy w zakresie od 30 minut do 256 minut. Dla każdego pacjenta zostanie zmierzony odsetek całkowitego czasu monitorowania ze znaczną koherencją międzyfalkową MAP i SctO2.

C.4 Harmonogram badań Działania badawcze będą kontynuowane przez okres 3 lat lub po osiągnięciu docelowej liczby 35 osób. W oparciu o dane historyczne dotyczące corocznych przyjęć z powodu ciężkiego TBI, udaru mózgu i mechanizmów HIE na OIOM-ie, badacze spodziewają się osiągnięcia celu badania w ramach czasowych badania przy współczynniku odmowy zgody/pominięcia kwalifikowalności na poziomie 20-40%. Biorąc pod uwagę nieinwazyjny i obserwacyjny charakter badania, badacze mają nadzieję, że odsetek zgód na to badanie będzie wysoki. Włączenie dzieci z różnymi rodzajami ostrych uszkodzeń neurologicznych powinno również przyczynić się do osiągnięcia docelowej liczby uczestników w ramach czasowych badania. Obserwacja neurologiczna będzie kontynuowana przez 12 miesięcy po wypisie ze szpitala od ostatniego zapisanego pacjenta.

D. Procedury badawcze

D1. Przezczaszkowa ultrasonografia dopplerowska Personel zespołu badawczego wykona przezczaszkową ultrasonografię dopplerowską (TCD) w 1, 2, 3, 5, 7 i 10 dniu po urazie, aby naświetlić prawą i lewą tętnicę środkową mózgu średnią, szczytową i rozkurczową prędkość przepływu (cm/sek. ) przez okno kości skroniowej. TCD wykorzystuje fale ultradźwiękowe do pomiaru prędkości poruszania się krwi w wewnątrzczaszkowych naczyniach krwionośnych. Ponieważ prędkość przepływu krwi i akwizycja sygnału naczyniowego są bardzo wrażliwe na ruch sondy, do celów ciągłego monitorowania będzie używana pediatryczna nagłowna głowica (LAM-Rack lub elastyczna opaska na głowę, DWL, Niemcy). Nagłowie to wykorzystuje stałą metalową ramę lub miękkie paski silikonowe do mocowania sond TCD do powierzchni czaszki po uzyskaniu sygnału z naczynia. Nakrycie głowy ma miękkie piankowe mocowania i nie powinno powodować dyskomfortu. Obwód głowy zostanie zmierzony, a przy użyciu standardowej odległości 10 mm w lewo i w prawo od linii środkowej najpierw zostanie zidentyfikowane rozgałęzienie tętnicy środkowej mózgu/tętnicy przedniej mózgu (MCA/ACA) za pomocą ręcznej sondy, w której najpierw zostanie zaznaczona optymalna pozycja insonacji w optymalnym pozycję za pomocą ostrego flamastra na skórze. Umożliwi to szybsze i bardziej spójne umieszczanie za pomocą stałej nagłowia do kolejnych pomiarów. Badacze użyją średniego sygnału MCA lub najbardziej optymalnego sygnału dla każdego pacjenta, ale do powtarzanych pomiarów zostanie użyta ta sama głębokość naczynia MCA. Ta procedura wymaga 20-30 minut ciągłych pomiarów TCD i współistniejącej krzywej MAP z założonej inwazyjnej linii tętniczej podłączonej do monitora opieki nad pacjentem Phillips Intellivue. Odczyty będą zbierane w okresie stabilizacji stanu pacjenta, w którym nie są przeprowadzane żadne nagłe interwencje medyczne ani zmiany respiratora. Odczyty ciśnienia tętniczego krwi będą mierzone za pomocą inwazyjnego przetwornika ciśnienia tętniczego już umieszczonego w celu klinicznego monitorowania ciśnienia krwi. Pomiary TCD będą wykonywane na dedykowanej maszynie TCD (Doppler-BoxTM, Compumedics DWL, Niemcy) z zainstalowanym oprogramowaniem do obrazowania QL i możliwością analogowego wyjścia sygnału TCD. Specjalnie zaprojektowana przenośna stacja robocza składająca się z urządzenia Doppler-Box, laptopa PC i komputera stacjonarnego oraz 22-calowego monitora przeznaczona do użytku w badaniach naukowych może być łatwo przeniesiona do dowolnego pomieszczenia na oddziale intensywnej terapii w celu monitorowania przyłóżkowego. Chociaż w ponad 20-letnim doświadczeniu stosowania TCD w zastosowaniach neurosonografii nie zgłoszono żadnych działań niepożądanych, pacjenci biorący udział w badaniu mogą odczuwać pewną stymulację przy umieszczaniu głowicy i sondy. Badacze będą starali się to zminimalizować tak bardzo, jak to możliwe, jeśli stan fizjologiczny pacjenta nie toleruje nawet łagodnych ruchów z założeniem hełmu, badacze przerywają procedurę.

D2. Spektroskopia w bliskiej podczerwieni Regionalna oksymetria mózgowa Dane dotyczące spójności falkowej będą gromadzone w sposób ciągły przez pierwsze 7-10 dni przyjęcia przy użyciu połączonych urządzeń monitorujących NIRS/MAP. Analiza zmian SctO2 z fluktuacjami MAP/CPP w sposób ciągły przy użyciu koherencji falkowej w ciągu pierwszych 7-10 dni jest ważna, ponieważ pozwoli odkryć dynamiczne zmiany CA, które występują podczas rzeczywistych zaburzeń patofizjologicznych na marginesach wartości docelowych w chorobie neurokrytycznej, takiej jak podczas okresy niskiego MAP/CPP lub podwyższonego ICP Ciśnienie śródczaszkowe (ICP). Wartości oksymetrii mózgowej będą zbierane przy 1 Hz z monitora NIRS (Medtronic, INVOS 5100C Cerebral Oximetry, Minneapolis, MN). Samoprzylepny jednorazowy czujnik NIRS zostanie umieszczony w czystym i suchym miejscu na prawym/lewym lub obustronnym czole powyżej brwi i poniżej linii włosów, z dala od uszkodzonych tkanek, zatoki strzałkowej lub przednich krwawień pozaosiowych leżących pod czujnikiem . Skóra wokół czujnika będzie sprawdzana dwa razy dziennie, a czujniki będą trzymane z dala od silnego światła i wilgoci. Czujniki zostaną usunięte, jeśli pacjent ma MRI, ale nie, jeśli ma tomografię komputerową mózgu. Jeśli pacjent będzie miał NIRS w ramach standardowej opieki medycznej, badacze wyrażą zgodę na zbieranie wartości SctO2, które są używane przez zespół kliniczny przez okres do 10 dni lub tak długo, jak monitor jest na miejscu. W przypadku pacjentów, u których monitorowanie NIRS nie jest standardowym urządzeniem, zespół badawczy zapewni czujnik i monitor NIRS, a wartość SctO2 będzie pokazywana na wyświetlaczu podczas procedur badania. Zespół medyczny będzie ślepy na jakiekolwiek wartości TCD i/lub SctO2, jeśli zostaną zebrane wyłącznie do celów badawczych. Ekran jest chroniony hasłem, a dane przesyłane strumieniowo nie będą dostępne do przeglądania przez personel lub rodzinę bez hasła do odblokowania wygaszacza ekranu.

D3. Ocena wyników neurologicznych Wynik neurologiczny zostanie oceniony przy wypisie ze szpitala, 3, 6 i 12 miesięcy po urazie. 8-punktowa rozszerzona skala Glasgow Outcome Scale Extended-Pediatrics (GOSEP) będzie używana do neurologicznych kategorii wyników funkcjonalnych. Wynik GOSEP wynoszący 1 = normalny, 2 = łagodna niepełnosprawność, 3 = górna umiarkowana niepełnosprawność lub 4 = dolna umiarkowana niepełnosprawność jest klasyfikowany jako korzystny wynik. Wynik GOSEP wynoszący 5 = górna poważna niepełnosprawność, 6 = dolna ciężka niesprawność, 7 = stan wegetatywny lub 8 = sklasyfikowano zgon, jest wynikiem niekorzystnym. GOSEP zostanie przeprowadzony przez uczestnika badania poprzez 10-minutową rozmowę telefoniczną z rodzicem/opiekunem prawnym. Wyniki neuropsychologiczne będą również mierzone za pomocą komputerowego testu adaptacyjnego Pediatric Evaluation of Disability Inventory (PEDI-CAT), zatwierdzonego narzędzia do pomiaru dziedzin codziennych czynności, mobilności, funkcji społecznych/poznawczych i odpowiedzialności od urodzenia do 18 lat. PEDI-CAT to program komputerowy, który będzie prowadzony przez telefon, a ankieter odczytuje pytania i wprowadza niezidentyfikowane odpowiedzi do programu internetowego w celu analizy i sporządzenia raportu.