Multimodal övervakning av cerebral autoreglering efter pediatrisk hjärnskada

A. Bakgrund och syfte

Akut neurologisk skada (ANI) är en viktig och vanlig orsak till mortalitet och sjuklighet inom pediatrik såsom traumatisk hjärnskada (TBI), stoke och hypoxisk-ischemisk encefalopati (HIE). Framsteg har gjorts i intensivvårdshanteringen av barn med ANI vilket förbättrar dödligheten, men överlevande lämnas ofta med långvariga neurologiska och neuropsykologiska funktionsnedsättningar. Det uppskattas att så många som 50-60% av barn som lider av en svår TBI kommer att drabbas av några långvariga neurologiska följdsjukdomar som kognitiva, beteendemässiga, psykiatriska och psykologiska defekter trots modern avancerad vård. Överlevande av ANI kan också upprätthålla en minskning av sin livskvalitet och förmåga att delta i dagliga aktiviteter och deras långtidsvård kan resultera i en avsevärd socioekonomisk börda. Hjärnan är ett mycket metaboliskt organ som representerar 2% av den totala kroppsvikten men förbrukar 20% av syret. Hjärnans beroende av en hög hastighet av aerob cellulär metabolism kräver en kontinuerlig tillförsel av syre och glukos. Men detta stora energibehov gör också att hjärnceller är särskilt utsatta för skador när näringsämnen berövas även under mycket korta perioder. Tillförseln av cerebral energinäringsämnen är en mycket kontrollerad process som upprätthålls genom ett intrikat balanserat cerebrovaskulärt system, som reglerar cerebralt blodflöde (CBF) med en konstant hastighet för att möta efterfrågan på vävnad. I den enklaste modellen är CBF proportionell mot tryckskillnaden över det cerebrovaskulära systemet och är omvänt proportionell mot det cerebrala vaskulära motståndet (CVR). Drivtrycksskillnaden eller cerebralt perfusionstryck (CPP) representerar den vaskulära tryckskillnaden över hjärnvävnaden, uttryckt som medelartärtrycket (MAP) minus det intrakraniella trycket (ICP).

I normala fysiologiska tillstånd är CBF till stor del oberoende av CPP över ett brett tryckområde genom att förändra CVR, en process som kallas cerebral autoregulation (CA). Cerebral autoreglering kontrolleras av det komplexa samspelet mellan neurogena, metabola och myogena mekanismer. Under CA vidgas arterioler i hjärnan (minskande motstånd) eller drar ihop sig (ökande motstånd) och bibehåller en adekvat CBF för att möta vävnadsmetaboliska krav (Figur 1). Efter ANI kan de endogena autoregulatoriska mekanismerna försämras och predisponera sårbar vävnad för ischemi eller vasogent ödem. I det normala tillståndet upprätthåller CA en konstant CBF över ett stort antal perfusionstryck men med förlust av CA blir CBF linjär med perfusionstrycket så att varje minskning av CPP eller MAP kommer att orsaka ett motsvarande fall i blodflödet. Efter svår TBI, hjärtstillestånd eller spontan intrakraniell blödning kan barn drabbas av en kombination av cerebrala och systemiska patofysiologiska förändringar såsom hypotoni, chock, hjärnödem, ökat intrakraniellt tryck, akut blodförlustanemi och andningssvikt. Därför är det biologiska systemet för CA en kliniskt viktig mekanism som fungerar för att skydda mot cerebral hypoperfusion eller hyperperfusion under de patofysiologiska förändringar som ofta förekommer vid neurokritisk sjukdom där patienter kan ha snabba förändringar i blodtryck, intrakraniellt tryck eller systemisk syretillförsel.

Cerebralt blodflöde mäts inte direkt vid sängkanten i klinisk praxis, därför används antingen CPP (om ICP mäts) eller MAP för att inrikta sig på ett åldersbaserat mål i klinisk praxis. Det finns dock flera begränsningar med detta tillvägagångssätt, 1) den optimala MAP/CPP-tröskeln är okänd hos barn i alla åldersgrupper, 2) det optimala MAP/CPP-värdet kommer med stor sannolikhet inte bara att återspeglas av åldersbaserat mål utan vara mycket högt. beroende på individuell patient och skadetypsfaktorer och 3) på grund av denna osäkerhet finns det en stor klinisk variabilitet är vilket värde medicinska leverantörer väljer att rikta in sig på MAP/CPP efter ANI. Dessutom, eftersom autoreglering är ett kontinuerligt spektrum beroende på det adaptiva svaret av CVR för att reglera flödet, kan störningar förändras över tiden och kan också skilja sig åt hos samma patient med olika grader av fysiologisk störning. Eftersom CBF inte mäts i klinisk praxis antas patientens faktiska förmåga att upprätthålla en adekvat CBF vid en given MAP/CPP men är inte känd. Att förlita sig på enbart perfusionstryck tar inte hänsyn till förändringar i CA som inträffar efter hjärnskada som hindrar läkarens förmåga att avgöra om CBF är adekvat för att möta metabola behov vid en given MAP/CPP

Det finns nya studier som stöder teorin att nedsatt CA är en viktig faktor i ANI. Hos vuxna är funktionsnedsättningar i CA associerade med ett sämre resultat och har visats uppstå efter ett brett spektrum av neurologiska skador, inklusive TBI, HIE, subaraknoidal blödning och stroke.

Liknande rapporter om dåliga resultat efter pediatrisk TBI och neonatal och pediatrisk HIE med har visat sig vara nedsatt hos patienter med nedsatt CA. Det finns dock fortfarande betydande kunskapsluckor i vår nuvarande förståelse av hur man mäter CA, vilka patienter som löper risk för nedsatt CA, om förändringar i CA är förknippade med sämre långsiktiga funktionella resultat och viktigare än hur kan utredarna använda data från patientens CA-status för att optimera vår ICU-hantering för att förbättra resultaten. Nuvarande behandlingsalternativ för barn efter svår TBI och intrakraniell blödning kan inkludera användningen av en invasiv ICP-monitor och artärlinje för att kontinuerligt mäta arteriellt blodtryck (ABP) och CPP, men dessa enheter i sig ger inte information om det cerebrovaskulära systemets status . Vår studie syftar till att använda två nya icke-invasiva metoder för att bedöma dynamisk autoreglering för att beskriva förekomsten och tidsprofilen av CA-störningar under den akuta fasen efter ANI hos barn som innehåller kliniska data från patientens nuvarande befintliga övervakningsenheter. Utredarna syftar också till att undersöka sambandet mellan nedsatt CA och funktionellt neurologiskt resultat på kort och lång sikt. Detta forskningsförslag försöker ta itu med några av våra kunskapsluckor vid bestämning av CA-störningar och optimala MAP/CPP-mål för barn efter ANI. Utredarna hoppas att denna studie kommer att öka vår förståelse för CA-försämringar som uppstår efter ANI och data som erhållits från denna studie kommer att leda till kliniskt användbara verktyg som inkluderar CA-bedömning vid sängen för att förbättra vården för pediatriska neurokritiska vårdpatienter.

Metoder för att bedöma dynamisk cerebral autoreglering Olika metoder har tidigare studerats för att utvärdera CA och för närvarande finns det ingen universellt accepterad metod för att bedöma integriteten hos det cerebrala autoregulerande neurovaskulära systemet. Mätningar av CA har beskrivits i termer av en statisk eller dynamisk process. Statisk CA hänför sig till nettoförändringen i CBF efter manipulering av ABP under steady state-förhållanden, vanligtvis med läkemedel som antingen ökar eller sänker blodtrycket. I denna metod, om CBF förblev konstant med förändringar i ABP, anses autoregleringen vara intakt. Dynamisk CA beskriver de snabba mekanismerna som tillåter återställande av blodflödet efter snabba förändringar i ABP, som vanligtvis inträffar under längre tidsperioder. Traditionella metoder för att studera CA använder tekniker som vasopressoradministrering, knäböjsmanöver, halspulsåderkompression och tömning av lårmanschetter för att inducera stora fluktuationer i blodtrycket för att mäta CBF-svaret. Dessa manövrar förlitar sig dock på patientsamarbete och kan vara olämpliga i fall av neurokritisk sjukdom. Under det senaste decenniet har framsteg gjorts för att utveckla nya metoder för att bedöma det dynamiska cerebrala autoregulation (dCA) svaret genom att kvantifiera korskorrelation mellan spontana svängningar i MAP och CPP och motsvarande svängningar i CBF eller syresättning i motsats till experimentella inducerade förändringar. Även om spontana svängningar i ABP och CBFv har varit kända för att inträffa i många år, är funktionen av dessa svängningar fortfarande okänd. De tros ha sitt ursprung som autonoma svar som genereras i hjärnstammen och perifera baroreceptorer. De cerebrala arteriolernas svar på förändringar i ABP kanske inte är tillräckligt snabbt för att motverka högfrekventa förändringar, varför fluktuationer vid dessa frekvenser förs vidare omodifierat till cerebral cirkulation. Däremot kan långsammare frekvensoscillationer (0,02 Hz till 0,2 Hz motverkas av cerebrala arterioler för att upprätthålla konstant flöde. Det är vid dessa lågfrekventa eller långsamma vågperioder som CA tros fungera som system för förändringar i ABP. Analys av överföringsfunktioner och wavelet-koherensanalys är matematiska modeller som möjliggör samtidig analys av CA-inmatning och -utgångar över ett brett spektrum av fysiologiskt relevanta CA-oscillerande frekvenser. Mätningar tolkas utifrån konceptet att dCA kommer att arbeta för att minimera effekten av spontana svängningar i MAP på CBFv. Utan ett funktionellt CA-svar skulle varje spontan oscillation i MAP vara associerad med en liknande oscillation i CBFv vad gäller storlek, varaktighet och frekvens. Utredarna kommer att kombinera två icke-invasiva tekniker för att undersöka det temporala dCA-förhållandet efter ANI med hjälp av spontana fluktuationer av patientens MAP eller CPP som indata och CBFv eller hjärnans regionala syresättning som utgång. Viktigt är att de två metoder som utredarna kommer att undersöka använder sig av spontana fluktuationer i en patients fysiologiska vågformer. Detta eliminerar kravet på en experimentell manipulation av blodtrycket, vilket kan innebära en viss risk för patienten. I den första metoden kommer en 30-minuters transkraniell doppler (TCD) sonografisk undersökning att utföras för att analysera överföringsfunktionsanalysen (TFA) av spontana svängningar av MAP/CPP och CBFv dag 1-10 efter skada. I den andra metoden kommer utredarna att undersöka dCA-förändringar som sker kontinuerligt under de första 7-10 dagarna av skadan med hjälp av en icke-stationär modell av wavelet-koherensanalys mellan MAP/CPP och syremättnad i hjärnvävnaden. I båda modellerna kommer utredarna att använda MAP/CPP-värden mätta från en inneboende artärlinje placerad som en del av standardsjukvård.

Transfer Function Analysis (TFA) Transferfunktionsanalys är en matematisk modell för att beskriva de spontana fluktuationerna i MAP och cerebral blodflödeshastighet (CBFv) som kan analysera både statiska och dynamiska komponenter i CA. I tidsdomänen erhålls medelvärden för ABP och CBFv för varje hjärtcykel och spektralanalysalgoritmen Fast Fourier Transform används för att erhålla spektraluppskattningar i frekvensdomänen som används för att beräkna koherens, förstärkning och fas för att beskriva effektiviteten och latensen av CA-frekvenssvaret över mycket låg (VLF: 0,02-0,07 Hz), låg (LF: 0,07-0,20 Hz) och hög (HF: 0,20-0,50 Hz) frekvensområden. Analysen bygger på antagandet att autoreglering fungerar i ett "stationärt" linjärt system där MAP betraktade ingången och CBFv som utdata. Analysen kommer att utföras under en period av patientstabilitet där inga akuta ingrepp kommer att göras. Inställningar för datainsamling och efterföljande analys för TFA kommer att vara i enlighet med vitboken från det internationella nätverket för cerebral autoreglering. En kontrollgrupp av patienter kommer att inkluderas som en del av denna studie med artärlinjer men utan neurologisk skada och har CBFv och TFA utförda för att fungera som jämförelsegruppen.

Wavelet Coherence Analysis (WCA) Nära-infraröd spektroskopi (NIRS) är en icke-invasiv ljusemitterande elektrodmetod för att mäta regional vävnadssyresättning. Sonder som är känsliga för ljusabsorption av syresatt hemoglobin (HbO2) och syrefattigt hemoglobin (Hb) kan placeras direkt på huden i pannan för att mäta hjärnvävnadens syremättnad (SctO2) eller den differentiella hemoglobinkoncentrationen (HbD = HbO2 - Hb). SctO2 har använts som en icke-invasiv metod för att mäta förändringar i regional cerebral perfusion eller blodflöde för att bedöma CA. Spontana svängningar i CBF kan därför uppskattas genom förändringar i SctO2-värden över tid och analyseras mot förändringar i MAP. Tidigare studier har använt en linjär korrelationskoefficient för att analysera sambandet mellan SctO2 och MAP i vuxna och pediatriska studier för att bedöma dCA efter hjärtkirurgi, subaraknoidal blödning och TBI. Dessa tidigare analytiska metoder är baserade på antagandet att erhålla mätningar i ett stationärt system, med andra ord förändras den neurovaskulära och systemiska hemodynamiken inte över tiden. I verkligheten vet forskarna att blodtrycket och cerebrala faktorer som ICP och blodtryck är icke-stationära och förändras ofta, särskilt under de tidiga timmarna och dagarna efter kritisk sjukdom. Wavelet-koherensanalys förutsätter ett icke-stationärt system och kan kanske bättre karakterisera dCA-störningar i ett kontinuerligt rörligt system under de fysiologiska förändringarna i realtid som inträffar vid ytterligheterna av systemspänningar som inte kan testas med tidigare metoder. Wavelet koherensanalys kan också användas för att kvantifiera det dynamiska förhållandet mellan MAP och SctO2 över mycket längre tidsramar jämfört med TCD-baserad analys. I likhet med TFA använder wavelet koherens fas, förstärkning och koherens för att bestämma ett samband mellan de två vågformsvärdena MAP/CPP och SctO2. Att använda NIRS-baserad SctO2 för att mäta förändringar i CBF har fördelarna av att vara en stabil sensor som inte utsätts för rörelsestörningar, en icke-invasiv rutinmonitor på intensivvårdsavdelningen och en metod som inte kräver någon specialiserad utbildning och som lämpar sig för långvarig kontinuerlig övervakning. En kontrollgrupp av patienter kommer att inkluderas som en del av denna studie utan neurologisk skada men med artärlinjer och NIRS-övervakning för att fungera som jämförelsegrupp genom att ha wavelet koherensanalys utförd av MAP och SctO2 under 72 timmar.

B. Studiemål

Syfte 1: Använd överföringsfunktionsanalys för att analysera cerebral autoregleringsförstärkning och fasvärden över mycket låga (VLF: 0,02-0,07) Hz), låg (LF: 0,07-0,20 Hz) och hög (HF: 0,20-0,50 Hz) frekvensområden för MAP/CPP och CBFv efter akut hjärnskada på dagarna 1-10 efter skada.

Syfte 2: Använd wavelet koherensanalys för att analysera koherensvärdena för kontinuerligt uppmätta MAP/CPP och regional cerebral syresättningsmättnad över tids- och perioddomäner under dagar efter skada 1-10 dagar hos hjärnskadade patienter.

Syfte 3: Bedöma det funktionella resultatet mellan patienter som uppvisar störd cerebral autoreglering med hjälp av sjukhusutskrivning, neurologiska mätningar 3 och 6 månader efter skada.

C. Studiedesign

C.1 Kortfattad projektsammanfattning I denna studie kommer utredarna att använda två icke-invasiva metoder för att undersöka temporala förändringar i dynamisk CA genom att utföra korskorrelationsanalys av spontana fluktuationer i MAP/CPP med cerebral blodflödeshastighet och cerebrala regionala syresättningsdomäner för att undersöka CA-störningar efter akut pediatrisk akut neurologisk skada. I den första metoden kommer utredarna att använda överföringsfunktionsanalys av MAP/CPP och TCD-baserade CBFv-vågformer för att mäta CA-komponenternas förstärkning och fas på dagarna 1, 2, 3, 5, 7 och 10 efter skada. Denna modell förutsätter ett stationärt system som utförs under 30 minuter under en period av patientstabilitet. I den andra metoden kommer utredarna att använda wavelet koherensanalys av MAP/CPP och NIRS-baserad vävnadssyremättnad (StO2) och för att mäta de kontinuerliga och dynamiska CA-förändringarna som inträffar över ett brett spektrum av patientfysiologiska variabler under de första 7-10 dagar efter skadan. Denna modell möjliggör mätning av CA under antagande av ett icke-stationärt system som mer exakt återspeglar de faktiska patofysiologiska och biologiska störningarna som uppstår hos patienter under de första dagarna efter neurokritisk skada. För jämförelse med normala CA-värden kommer utredarna att använda en kontrollgrupp av patienter utan neurologiska skador som redan är intuberade och sederade enligt vårdstandard. Studie- och kontrollgruppen kommer att ha artärlinjer placerade som en del av sin standardvård för att mäta MAP för studieanalys. De primära analyserna kommer att utföras med två matematiska modeller av spontana svängningar i fysiologiska vågformer med kontinuerlig MAP/CPP som CA-ingång och CBFv (TFA) eller cerebral regional syresättning (vågkoherens) som CA-utgång. Utredarna kommer också att mäta effekten som CA har på funktionella resultat genom att mäta pediatriska neurologiska funktions- och funktionshinderskalor vid sjukhusutskrivning, 3, 6 och 12 månader. Att föra fram vår kunskap om de tidsmässiga förändringar som inträffar i CA under de initiala kritiska faserna av hjärnskada kommer att leda till en bättre förståelse av hur hjärnan reglerar flödet efter skada, vilket förhindrar sekundär ischemi och hjälper till att utveckla patientspecifika fysiologiska mål för MAP eller CPP till optimera CBF med hänsyn till heterogeniteten och individuella skillnader hos patienter som förbättrar neurologiska resultat.

C.2 Beskrivning av infrastruktur Alla studiepatienter kommer att skrivas in vid Children's Medical Center Dallas. Datainsamling kommer att ske genom både pappersfallsrapporter, granskning av den elektroniska journalen och direkt nedladdning av ämnesdata från Phillips Intellivue-monitorn vid sängen. Dr. Miles (PI) är biträdande professor i pediatrik vid UTSW Medical Center och har varit på pediatrisk intensivvårdsavdelning (PICU) sedan 2005. Dr. Miles kommer att tillhandahålla direkt handledning av forskningsstudien och har erfarenhet av både TCD-tekniker och genomförande av kliniska prövningar i PICU. Dr. Miles har för närvarande följande forskningsutrustning som erhållits för denna studie, 1) specialiserad bärbar arbetsstation med persondator, bildskärm och DWL transkraniell dopplerenhet för mätning av CBF-hastigheter och samtidig nedladdning av MAP och CBFv med Medicollector-programvara, 2) ytterligare PC och mindre arbetsstation för kontinuerlig NIRS-data för kontinuerlig Phillips-monitor datafångst med Medicollector-programvara och 3) två specialdesignade uppsättningar pediatriska huvudstycken med bärbara TCD-sonder för mätning av 30 minuters kontinuerlig TCD-vågform. Wavelet koherensanalys av CA kommer att utföras i samarbete med Dr. Fenghua Tian Ph.D, en fakultetsmedlem vid Institutionen för bioteknik vid University of Texas i Arlington. Dr. Tians forskningsexpertis inkluderar användningen av NIRS och icke-invasiva metoder för att mäta CA och flera publikationer som använder wavelet koherens som undersöker CA hos nyfödda efter HIE och barn som får extrakorporealt stöd. Dr. Tian kommer också att tillhandahålla statistiskt analytiskt stöd. Analys av överföringsfunktioner av CA kommer att utföras i samarbete med Dr. Sushmita Purkayastha, biträdande professor vid avdelningen för tillämpad fysiologi och hälsoledning vid Southern Methodist University. Dr. Purkayastha-laboratoriet undersöker sambandet mellan kliniska symtom på mild traumatisk hjärnskada och cerebral blodflödesreglering. Hon använder för närvarande liknande metoder för TFA för att studera förändringar i CA efter hjärnskakning hos collegeidrottare och har publicerat resultat hos patienter med stroke och avvikelser i vita substanser. Laurence Ryan Ph.D. kommer att tillhandahålla datortekniskt stöd och statistisk analys som skapar en anpassad MatLab (Mathowrks, Natick, MA) mjukvarukod för signalbehandling av vågforms-CBFv- och MAP-data till TFA-frekvensplottar.

C.3 Studiemått Studiemåtten för mål 1 kommer att vara medeluppskattningar av överföringsfunktionsförstärkning (cm/s/mmHg), fas (radianer) och koherens för mycket låg (VLF: 0,02-0,07) Hz), låg (LF: 0,07-0,20 Hz) och hög (HF: 0,20-0,50 Hz) frekvensområden beräknade från spontana MAP- och CBFv-svängningar. Studiemått för mål 2 studiemått inkluderar beräkning av kvadratisk korsvågkoherens (R2) som sträcker sig från 0-1 vilket representerar betydelsen av korrelationer i spontana svängningar i MAP- och SctO2-värden under de första 7-10 dagarna av skadan. I denna modell representerar ett R2-värde på 1 försämrad autoregleringskorrelation där förändringar i MAP är signifikant korrelerade med förändringar i cerebral syresättning. Ett icke-signifikant värde skulle indikera att spontana fluktuationer i SctO2 i stort sett inte är kopplade till förändringar i MAP. Ett kvadratiskt tröskelvärde för korsvågkoherens på > 0,7 kommer att användas för signifikans och kommer att plottas över patientövervakningstid (X-axel) och frekvens eller period (Y-axel). I denna modell mäts mycket lägre frekvensoscillationer än för TFA för analys som sträcker sig från 30 minuter till 256 minuter. Procentandelen av total övervakningstid med signifikant cross-wavelet MAP och SctO2 koherens kommer att mätas för varje patient.

C.4 Studietidsplan Studieverksamheten kommer att fortsätta under en 3-årsperiod eller när en målinskrivning på 35 ämnen har uppnåtts. Baserat på historiska antal årliga antagningar för svår TBI, stroke och HIE-mekanismer i PICU skulle utredarna förvänta sig att nå studiemålet inom studiens tidsram med en samtycke för avslag/missad behörighet på 20-40 %. Med tanke på studiens icke-invasiva och observationella karaktär hoppas forskarna att samtyckesfrekvensen kommer att vara hög för denna studie. Att inkludera barn med olika typer av akuta neurologiska skador bör också bidra till att nå målinskrivningen inom studiens tidsram. Neurologisk uppföljning kommer att fortsätta i 12 månader efter utskrivning från den senast inskrivna patienten.

D. Studieprocedurer

D1. Transkraniell Doppler-sonografi Personal på studieteamet kommer att utföra transkraniell doppler-sonografi (TCD) på dagarna 1, 2, 3, 5, 7 och 10 efter skada för att insonera höger och vänster medelhjärnartärens medel-, topp- och diastoliska flödeshastigheter (cm/sek. ) via tinningbensfönstret. TCD använder ultraljudsvågor för att mäta hastigheten på blod i rörelse i intrakraniella blodkärl. Eftersom blodflödeshastigheten och kärlsignalupptagningen är mycket känslig för sondrörelser, för kontinuerlig övervakning kommer en fast sondanordning för pediatriskt huvudstycke (LAM-Rack eller Elastic Headband, DWL, Tyskland) att användas. Detta huvudstycke använder antingen en fast metallram eller mjuka silikonremmar för att fästa TCD-sonderna vid skallytan efter att kärlsignalen har erhållits. Huvudstycket har mjuka skumfästen och bör inte orsaka obehag. Huvudomkretsen kommer att mätas och med standard 10 mm till vänster och höger om mittlinjen kommer den mellersta cerebrala artären/främre hjärnartärens (MCA/ACA) bifurkation att identifieras först av en handhållen sond där optimal insonationsposition först kommer att markeras i den optimala placera med en skarp filtpenna på huden. Detta kommer att möjliggöra snabbare och mer konsekvent placering med det fasta huvudstycket för efterföljande mätningar. Utredarna kommer att använda mitten av MCA eller den mest optimala signalen för varje patient men samma djup av MCA-kärlet kommer att användas för upprepade mätningar. Denna procedur kräver 20-30 minuters kontinuerliga TCD-mätningar och den samexisterande MAP-vågformen från en inneboende invasiv artärlinje ansluten till Phillips Intellivue patientvårdsmonitor. Avläsningar kommer att samlas in under en period av patientstabilitet där inga akuta medicinska ingrepp eller respiratorbyten görs. Avläsningar av arteriellt blodtryck kommer att mätas från en invasiv arteriell tryckgivare som redan är placerad för klinisk övervakning av blodtrycket. TCD-mätningar kommer att utföras på en dedikerad TCD-maskin (Doppler-BoxTM, Compumedics DWL, Tyskland) installerad med QL-bildprogramvara och analoga TCD-signalutgångsmöjligheter. En specialdesignad bärbar datorvagns-arbetsstation som består av Doppler-Box, PC-bärbar och stationär dator, och en 22-tums bildskärm som är avsedd för användning i forskningsstudier kan enkelt flyttas till vilket rum som helst på intensivvårdsavdelningen för övervakning vid sängkanten. Även om inga biverkningar har rapporterats under över 20 års erfarenhet av att använda TCD vid tillämpning av neurosonografi, kan studiepatienter uppleva viss stimulans med placering av huvudstycket och sond. Utredarna kommer att försöka minimera detta så mycket som möjligt, om patientens fysiologiska tillstånd inte tolererar ens milda rörelser med placering av huvudstycket kommer utredarna att stoppa proceduren.

D2. Nära infraröd spektroskopi Cerebral regional oximetri Data för wavelet-koherens kommer att samlas in kontinuerligt under de första 7-10 dagarna av inläggningen med hjälp av de kombinerade NIRS/MAP-övervakningsanordningarna. Att analysera förändringarna i SctO2 med fluktuationer i MAP/CPP kontinuerligt med hjälp av wavelet koherens under de första 7-10 dagarna är viktigt eftersom detta kommer att avslöja dynamiska förändringar i CA som inträffar under de faktiska patofysiologiska störningarna vid marginalen av målvärden vid neurokritisk sjukdom som under perioder med lågt MAP/CPP eller förhöjt ICP intrakraniellt tryck (ICP). Cerebral oximetri-värden kommer att samlas in vid 1 Hz från en NIRS-monitor (Medtronic, INVOS 5100C Cerebral Oximetry, Minneapolis, MN). Den självhäftande engångssensorn från NIRS kommer att placeras på en ren och torr plats på höger/vänster eller bilateral panna ovanför ögonbrynet och under hårlinjen och borta från skadad vävnad, sinus sagittal eller främre extra axiella blödningar som ligger under sensorn . Huden runt sensorn kommer att inspekteras två gånger dagligen och sensorer kommer att hållas borta från starkt ljus och fukt. Sensorer kommer att tas bort om patienten har en MRT men inte om de har en hjärn-CT. Om en patient kommer att ha NIRS som en del av sin standard för medicinsk vård kommer utredarna att samtycka till insamling av de SctO2-värden som används av det kliniska teamet i upp till 10 dagar eller så länge monitorn är på plats. Hos patienter där NIRS-övervakning inte är en standardvårdsenhet kommer NIRS-sensorn och monitorn att tillhandahållas av studieteamet och SctO2-värdet kommer att visas på displayen under studieprocedurerna. Det medicinska teamet kommer att bli blind för eventuella TCD- och/eller SctO2-värden om de samlas in endast för forskningsändamål. Skärmen är lösenordsskyddad och strömmande data kommer inte att vara tillgänglig för visning av personalen eller familjen utan ett lösenord för att låsa upp skärmsläckaren.

D3. Bedömning av neurologiskt resultat Neurologiskt utfall kommer att bedömas vid utskrivning från sjukhuset, 3, 6 och 12 månader efter skadan. 8-punkts Glasgow Outcome Scale Extended-Pediatrics (GOSEP) kommer att användas för neurologiska funktionella resultatkategorier. En GOSEP-poäng på 1 = normal, 2 = lindrig funktionsnedsättning, 3 = övre måttlig funktionsnedsättning eller 4 = lägre måttlig funktionsnedsättning klassificeras som ett gynnsamt resultat. En GOSEP-poäng på 5 = övre allvarlig funktionsnedsättning, 6 = lägre svår funktionsnedsättning, 7 = vegetativt tillstånd eller 8 = död klassificerades är ett ogynnsamt resultat. GOSEP kommer att genomföras av en studiemedlem genom en 10-minuters intervju med förälder/vårdnadshavare via telefon. Neuropsykologiska utfall kommer också att mätas med hjälp av Pediatric Evaluation of Disability Inventory Computer Adaptive Test (PEDI-CAT), ett validerat verktyg för att mäta domäner av dagliga aktiviteter, rörlighet, social/kognitiv funktion och ansvar från födseln till 18 år. PEDI-CAT är ett datorbaserat program som kommer att genomföras via telefon där intervjuaren läser frågor och lägger in avidentifierade svar i det webbaserade programmet för analys och rapport.