Cerebral anatomi, hemodynamik och metabolism

Enkelkammarlesioner (SV) är den främsta orsaken till sjuklighet och dödlighet i medfödd hjärtsjukdom (CHD) i USA. Den definitiva palliativa operationen är den modifierade Fontan-operationen där systemiskt venöst återflöde leds direkt till lungartärerna. Den kirurgiska rekonstruktionen utförs i etapper under några år som inkluderar "Stage I" och hemiFontan eller dubbelriktade Glenn-operationer. Dessa barn är kända för att ha större neurodevelopmental (ND) underskott än den allmänna befolkningen och andra former av CHD. Till exempel avslöjade en studie vid Children's Hospital of Philadelphia att vid 9 år gammal fick 1/3 någon form av specialundervisning; medianintelligenskvoten (IQ) var 86 med mental retardation hos 18 %. En komponent för det ultimata ND-resultatet är cerebralt blodflöde (CBF). Preliminära data i SV i litteraturen över alla åldersintervall och flera sjukdomstillstånd, tyder på att CBF är relaterat till ND; en nyligen genomförd granskning av 25 studier bekräftar detta. En annan komponent i ND-resultatet är anatomiska hjärnskador. Preliminära data från en aktuell NIH-studie av CBF-studie tyder på en koppling mellan CBF och hjärnskador (minskad CBF är associerad med fler hjärnskador), vilket leder till en komplex interaktion som leder till slutresultatet av ND. Det finns ett trängande behov av att förstå CBF och hjärnskador när det gäller barndomens ND; detta snabba tillväxtstadium kan vara särskilt viktigt för den ultimata kognitiva funktionen som inte bara har en humanistisk/social påverkan utan också en stor ekonomisk.

Data från ett tidigare NIH-anslag som avslutades i november 2014 indikerar att CBF hos SV-patienter förändras under de stegvisa operationerna och i de två första stadierna, under stressade tillstånd som hyperkarbi; Dessutom tyder en första titt på data på en skillnad i hjärnavvikelser också. Dessa barn är särskilt utsatta för förändrad CBF och hjärnavvikelser med deras förändrade fysiologi. I steg I finns en "avrinning"-fysiologi skapad av den aorto-pulmonella shunten som potentiellt orsakar en "stjäl" från den cerebrala cirkulationen. I det andra steget (t.ex. hemiFontan), cerebrala och pulmonella cirkulationer är anslutna direkt och uteslutande i serie med varandra; aortablod strömmar till hjärnan och sedan direkt till lungorna via den övre hålvenen. Efter Fontan-komplettering är nedströms cerebrala ventryck förhöjda. Slutligen utvecklar SV-patienter aorto-pulmonella kollateraler (APC) i alla stadier och ett annat pågående forskningsprojekt fann en stark omvänd korrelation mellan CBF och graden av APC-flöde, vilket ytterligare utsätter CBF för SV i riskzonen.

I en annan studie användes magnetisk resonanstomografi (MRI) för att mäta blodflödet och visualisera cerebral anatomi genom faskontrast MRI arteriell spin-märkning och anatomisk avbildning såsom T1-viktade sekvenser och diffusionstensoravbildning. MRT som använder susceptometri (oximetri) som nyligen utvecklats av en utredare för denna förnyelse, kan också kvantifiera den cerebrala metaboliska hastigheten för syreförbrukning (CMRO2). Denna kombination av MRT-funktioner erbjuder en unik möjlighet att bedöma cerebral anatomi, hemodynamik och syremetabolism i samma studie; genom att kombinera detta med ND-testning, är denna studie redo att koppla de två i hopp om att inte bara förstå kognitiv funktion utan att positivt ingripa i ND-resultat. En omfattande bedömning av hjärnans anatomi och funktion kopplad till ND-utfall har aldrig rapporterats i någon patientgrupp eller med användning av åtgärder vid 2 tidpunkter.

Detta är en prospektiv, singelcenterstudie av SV-patienter och syftar till att relatera cerebral anatomi, hemodynamik och CMRO2 med ND-utfall med hjälp av en annan patientkohort som erhållits under en tidigare studie som bas och med hjälp av data från 2 tidpunkter (ursprungligt anslag och förnyelse). Detta tillvägagångssätt tillsammans med användning av cerebral koldioxid (CO2) reaktivitet och CMRO2 är stora styrkor i denna studie. Att klargöra dessa faktorer kan i slutändan leda till modifieringar i förvaltningen (t.ex. tidpunkt för operation) och identifiera barn med kognitiv risk för att implementera tidigt ingripande och eventuellt förbättra ND-resultatet.