Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Child`s Health" Том 13, №2, 2018

Back to issue

Cerebral autoregulation and cerebrovascular injury in preterm infants: modern views on pathogenesis, diagnosis and preventive strategies

Authors: Куріліна Т.В.
Національна медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика, м. Київ, Україна

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Поданий огляд наукових джерел спрямований на висвітлення досягнень у розумінні особливостей авторегуляції церебральної перфузії у передчасно народжених дітей, встановлення значення сучасних методів її моніторингу та визначення загальних підходів до профілактики цереброваскулярних порушень. У статті розглянуто історію дослідження реактивності церебральних судин, висвітлено функцію внутрішнього нейропротективного фізіологічного феномену — церебральної авторегуляції відповідно до новітніх міжнародних досліджень. Проведений огляд комплексу інтегрованих механізмів церебральної авторегуляції. Наведені результати досліджень ролі міогенних, нейрогенних і метаболічних механізмів у здійсненні церебральної авторегуляції, а також можливий генез їх розладів у передчасно народжених дітей. Відповідно до наведених у дослідженнях даних незрілість авторегуляційних механізмів, анатомічні особливості мозкової тканини, численні внутрішні та зовнішні фактори, що впливають на цереброваскулярні структури, обумовлюють високий ризик уражень центральної нервової системи у передчасно народжених дітей. Зусилля дослідників спрямовані на розвиток неінвазивних діагностичних технологій, які можуть допомогти тривалий час проводити моніторинг церебральної оксигенації, сприяти своєчасній корекції терапевтичних підходів. Параінфрачервона спектроскопія є відносно новим у інтенсивній неонатології методом, який вже довів свою безпечність та ефективність при прийнятті тактичних рішень під час виходжування передчасно народжених дітей. В огляді наведено отримані дослідниками референтні значення для передчасно народжених дітей різного гестаційного віку, які можна використовувати у практиці інтенсивної неонатології для оптимізації інфузійної терапії та респіраторної підтримки немовлят на доклінічному етапі розвитку цереброваскулярних уражень. У статті розглянуто питання щодо діагностики гіпотензії у недоношених новонароджених, окремі фармакологічні підходи до профілактики та лікування порушень церебрального кровообігу.

Представленный обзор научных источников направлен на освещение достижений в понимании особенностей ауторегуляции церебральной перфузии у преждевременно рожденных детей, установление значения современных методов ее мониторинга и определение общих подходов к профилактике цереброваскулярных нарушений. В статье рассмотрена история исследования реактивности церебральных сосудов, освещена функция внутреннего нейропротективного физиологического феномена — церебральной ауторегуляции в соответствии с новейшими международными исследованиями. Проведен обзор комплекса интегрированных механизмов церебральной ауторегуляции. Представлены исследования роли миогенных, нейрогенных и метаболических механизмов, а также их нарушения у преждевременно рожденных детей. В соответствии с представленными в исследованиях данными, незрелость ауторегуляционных механизмов, анатомические особенности мозговой ткани, многочисленные внутренние и внешние факторы, которые влияют на цереброваскулярные структуры, обусловливают высокий риск повреждений центральной нервной системы у преждевременно рожденных детей. Усилия исследователей направлены на развитие неинвазивных диагностических технологий, которые могут помочь длительное время проводить мониторинг церебральной оксигенации и способствовать своевременной коррекции терапевтических подходов. Параинфракрасная спектроскопия является относительно новым в интенсивной неонатологии методом, который уже доказал свою безопасность и эффективность при принятии тактических решений во время выхаживания преждевременно рожденных детей. В обзоре представлены полученные исследователями референтные значения церебральной оксигенации для преждевременно рожденных детей разного гестационного возраста, которые можно использовать в практике интенсивной неонатологии для оптимизации инфузионной терапии и респираторной поддержки детей на доклиническом этапе развития цереброваскулярных повреждений. В статье рассмотрены вопросы диагностики гипотензии у недоношенных новорожденных, отдельные фармакологические подходы для профилактики и лечения нарушений церебрального кровообращения.

The review of scientific sources is directed at co­vering the achievements in understanding the features of cerebral perfusion autoregulation in prematurely born children, establishing the scope of modern methods of its monitoring and determining common approaches to the prevention of cerebrovascular disorders. The article deals with the history of investigation of cerebral vascular reactivity and the function of internal neuroprotective physiological phenomenon — cerebral autoregulation, in accordance with the latest international studies. A set of integrated mechanisms of cerebral autoregulation is reviewed. Studies about the role of myogenic, neurogenic and metabolic mechanisms, as well as their disorders in prematurely born children are presented. According to the data presented in the studies, immaturity of autoregulatory mechanisms, anatomical features of the brain tissue, plenty of internal and external factors affecting cerebrovascular structures cause a high risk of damage to the central nervous system in preterm infants. Efforts of researchers are directed at the development of non-invasive diagnostic technologies that can help to monitor cerebral oxygenation for a long time and promote timely correction of therapeutic approaches. Near-infrared spectroscopy is relatively new method in intensive neonatology, which already proved its safety and effectiveness in tactical decision making during the care of prematurely born children. Reference values of cerebral oxygenation obtained for preterm infants of different gestational age, which can be used in the practice of intensive neonatology to optimize infusion therapy and respiratory support of children at the preclinical stage of cerebrovascular damage, are presented in the review. The article considers issues about the diagnosis of hypotension in premature newborns, certain pharmacological approaches for the prevention and treatment of cerebral circulatory disorders.


Keywords

передчасно народжена дитина; церебральна авторегуляція; параінфрачервона спектроскопія; церебральна регіональна оксигенація; цереброваскулярні ураження мозку; патогенез; діагностика, огляд

преждевременно рожденный ребенок; церебральная ауторегуляция; параинфракрасная спектроскопия; церебральная региональная оксигенация; цереброваскулярные поражения мозга; патогенез; диагностика; обзор

preterm infant; cerebral autoregulation; near-infrared spectroscopy; cerebral regional oxygenation; cerebrovascular injuries; pathogenesis; diagnosis; review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. The ontogeny of cerebrovascular pressure autoregulation in premature infants / C.J. Rhee, C.D. Fraser, K. Kibler et al.// J Perinatol. — 2014. — Vol. 34. — P. 926-931. doi: 10.1038/jp.2014.122.
2. Vesoulis Z.A. Cerebral Autoregulation, Brain Injury, and the Transitioning Premature Infant / Z.A. Vesoulis, A.M. Mathur // Pediatr. — 2017. — Vol. 5. — P. 64. doi: 10.3389/fped.2017.00064.
3. Donnelly J. Further understanding of cerebral autoregulation at the bedside: possible implications for future therapy / J. Donnelly, M.J. Aries, M. Czosnyka // Expert. Rev. Neurother. — 2015. — Vol. 15(2). — P. 169-185. doi: 10.1586/14737175.2015.996552.
4. Roy C. On the regulation of the blood supply of the brain / C. Roy, C. Sherrington // J. Physiol. — 1890. — Vol. 11. — P. 85-158.
5. Cerebral blood flow and autoregulation: current measurement techniques and prospects for noninvasive optical methods / S. Fantini, A. Sassaroli, K.T. Tgavalekos, J. Kornbluth // Neurophoton. — 2016. — Vol. 3, Iss. 3. — P. 031411. doi: 10.1117/1.NPh.3.3.031411.
6. Dammann O. Cytokines and Perinatal Brain Damage / O. Dammann, T.M. O’Shea // Clin. Perinatol. — 2008. — Vol. 35(4). — P. 643-663. doi: 10.1016/j.clp.2008.07.011.
7. Tan C.O. Integrative physiological and computational approaches to understand autonomic control of cerebral autoregulation / C.O. Tan, J.A. Taylor // Exp. Physiol. — 2014. — Vol. 99(1). — P. 3-15. doi: 10.1113/expphysiol.2013.072355. 
8. Brain Injury and Altered Brain Growth in Preterm Infants: Predictors and Prognosis / H. Kidokoro, P.J. Anderson, L.W. Doyle et al. // Pediatrics. — 2014. — Vol. 134. — P. 444-453. doi: 10.1542/peds.2013-23361.
9. Goadsby P.J. Autonomic nervous system control of the cerebral circulation / P.J.Goadsby // Handb. Clin. Neurol. — 2013. — Vol. 117. — P. 193-201. doi: 10.1016/B978-0-444-53491-0.00016-X. 
10. Brew N. Cerebral vascular regulation and brain injury in preterm infants / N. Brew, D. Walker, F.Y. Wong // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. — 2014. — Vol. 306. — P. 773-786. doi: 10.1152/ajpregu.00487.2013/
11. Cerebral Autoregulation Real-Time Monitoring / A. Tsalach, E. Ratner, S. Lokshin, et al. // PLoS ONE. — 2016. — Vol. 11, Iss. 8. — e0161907. doi: 10.1371/journal.pone.0161907.
12. Impaired cerebral autoregulation and brain injury in newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy treated with hypothermia / A.N. Massaro, R.B. Govindan, G. Vezina et al. // J. Neurophysiol. — 2015.  — Vol. 114. — P. 818-824. doi: 10.1152/jn.00353.2015.
13. Wavelet coherence analysis of dynamic cerebral autoregulation in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy / F. Tian, T. Tarumi, H. Liu et al. // Neuroimage Clin. — 2016. — Vol. 11. — P. 124-132. doi: 10.1016/j.nicl.2016.01.020.
14. Cerebral effects of commonly used vasopressor-inotropes: a study in newborn piglets / G.H. Hahn, S. Hyttel-Sorensen, S.M. Petersen et al. // PLoS One. — 2013. — Vol. 8. — P. e63069. doi: 10.1371/journal.pone.0063069.
15. A novel method for assessing cerebral autoregulation in preterm infants using transfer function analysis / Z.A. Vesoulis, S.M. Liao, S.B. Trivedi et al. // Pediatr. Res. — 2016. — Vol. 79(3). — P. 453-459. doi: 10.1038/pr.2015.238.
16. Yoon S.H. pCO2 and pH regulation of cerebral blood flow / S.H. Yoon, M. Zuccarello, M. Rapoport // Front. Physiol. — 2012. — Vol. 3. — P. 365-372. doi: 10.3389/fphys.2012.00365.
17. The effect of oxygen on dynamic cerebral autoregulation: critical role of hypocapnia / S. Ogoh, H. Nakahara, P.N. Ainslie, T. Miyamoto // J. Appl. Physiol. — 2010. — Vol. 108. — P. 538-543. doi: 10.1152/japplphysiol.01235.2009.
18. Back SA. Cerebral white and gray matter injury in newborns: New insights into pathophysiology and management / S.A. Back // Clin. Perinatol. — 2014. — Vol. 41(1). — P. 1-24. doi: 10.1016/j.clp.2013.11.001.
19. Systems approach to the study of brain damage in the very preterm newborn / A. Leviton, P. Gressens, O. Wolkenhauer, O. Dammann // Front. Syst. Neurosci. — 2015. — Vol. 9. — P. 58. doi: 10.3389/fnsys.2015.00058 .
20. Mutations in Col4a1 cause perinatal cerebral hemorrhage and porencephaly / D.B. Gould, F.C. Phalan, G.J. Breedveld et al. // Science. — 2005. — Vol. 308. — P. 1167-1171. doi: 10.1126/science.1109418.
21. Interleukin-6-174-genotype, sepsis and cerebral injury in very low birth weight infants / W. Gopel, C. Hartel, P. Ahrens et al. // Genes. Immun. — 2006. — Vol. 7. — P. 65-68. doi: 10.1038/sj.gene.6364264.
22. Batton B. Etiology, clinical manifestations, evaluation, and management of low blood pressure in extremely preterm infants / B. Batton [Internet]. UpToDate. 2017. Available from: https://www.uptodate.com/contents/etiology-clinical-manifestations-evaluation-and-management-of-low-blood-pressure-in-extremely-preterm-infants
23. Hypotension in preterm neonates: low blood pressure alone does not affect neurodevelopmental outcome / T. Alderliesten, P.M. Lemmers, I.C. van Haastert et al. // J. Pediatr. — 2014. — Vol. 164. — P. 986-991. doi: 10.1016/j.jpeds.
24. Dempsey E.M. Challenges in Treating Low Blood Pressure in Preterm Infants / E.M. Dempsey // Children. — 2015. — Vol. 2. — P. 272-288. doi: 10.3390/children2020272.
25. Evolving blood pressure dynamics for extremely preterm infants / B. Batton, L. Li, N.S. Newman, A. Das, K.L. Watterberg, B.A. Yoder et al. // J. Perinatol. — 2014. — Vol. 34(4). — P. 301-305. doi: 10.1038/jp.2014.6.
26. Monitoring of Cerebrovascular Reactivity for Determination of Optimal Blood Pressure in Preterm Infants / C.S. Costa, M. Czosnyka, P. Smielewski et al. // J. Pediatr. — 2015. — Vol. 167(1). — P. 86-91. doi: 10.1016/j.jpeds.2015.03.041.
27. Garner R.S. Treatment of presumed hypotension in very low birthweight neonates: effects on regional cerebral oxygenation / R.S. Garner, D.J. Burchfield // Arch. Dis. Child. Fetal. Neonatal. Ed. — 2013. — Vol. 98, Iss. 2. — P. 117-121. doi: 10.1136/archdischild-2011-301488.
28. Barrington K.J. Treating hypotension in extremely preterm infants: The pressure is mounting // K.J. Barrington, M. Janaillac // Arch. Dis. Child. Fetal. Neonatal. Ed. — 2016. — Vol. 101, Iss. 3. — P. 188-189. doi: 10.1136/archdischild-2015-309814.
29. Mathematical Modeling of Cerebral Blood Circulation and Cerebral Autoregulation: Towards Preventing Intracranial Hemorrhages in Preterm Newborns / R. Lampe, N. Botkin, V. Turova et al. // Comput. Math. Methods Med. — 2014. — Vol. 2014. — P. 965275. doi: 10.1155/2014/965275.
30. Naulaers G. Use of Near Infrared Spectroscopy in the Neonatal Intensive Care Unit / G. Naulaers, A. Caicedo, S. van Huffel // Neonatal Monitoring Technologies: Design for Integrated Solutions. IGI Global. — 2012. — P. 56-83. doi: 10.4018/978-1-4666-0975-4.ch004. 
31. Yu Y. Monitoring cerebral ischemia using cerebral oximetry: pros and cons / Y. Yu, Y. Lu, L. Meng, R. Han // J. Biomed. Res. — 2016. — Vol. 30(1). — P. 1-4. doi: 10.7555/JBR.30.20150096.
32. Continuous non-invasive monitoring of human brain by near infrared spectroscopy / M. Ferrari, I. Giannini, G. Sideri, E. Zanette // Adv. Exp. Med. Biol. — 1985. — Vol. 191. — P. 873-882. doi: 10.1007/978-1-4684-3291-688.
33. Steppan J. Cerebral and Tissue Oximetry / J. Steppan, C.W. Hogue // Best Pract. Res. Clin. Anaesthesiol. — 2014. — Vol. 28(4). — P. 429-439. doi: 10.1016/j.bpa.2014.09.002.
34. Ferrari M. Review: Near infrared brain muscle oximetry: from the discovery to current applications / M. Ferrari // J. Near. Infrared. Spectrosc. — 2012. — Vol. 20. — P. 1-14. doi: 10.1255/jnirs.973. 
35. Near infrared spectroscopy in neonatal intensive care unit — a literature review / N. Ioniță, M. Dima, C. Ilie et al. // J. Pediatrului. — 2013. — Vol. 16(64). — P. 70-73.
36. Current research suggests that the future looks brighter for cerebral oxygenation monitoring in preterm infants / M. Kenosi, G. Naulaers, C. Ryan, E. Dempsey // Acta Paediatr. — 2015. — Vol. 104(3). — P. 225-231. doi: 10.1111/apa.12906.
37. da Costa C.S. Is near-infrared spectroscopy clinically useful in the preterm infant? / da C.S. Costa, G. Greisen, T. Austin // Archives of Disease in Childhood — Fetal and Neonatal Edition. — 2015. — Vol. 100. — P. 558-561. doi: 10.1136/archdischild-2014-30791.
38. Hyttel-Sorensen S., Pellicer A., Alderliesten T., Austin T., van Bel F., Benders M. Cerebral near infrared spectroscopy oximetry in extremely preterm infants: phase II randomised clinical trial. — BMJ. — 2015. — 350. — g7635. doi: 10.1136/bmj.g7635.
39. Scheeren T.W. Journal of clinical monitoring and computing 2014 end of year summary: near infrared spectroscopy (NIRS) / T.W. Scheeren, K. Bendjelid // J. Clin. Monit. Comput. — 2015. — Vol. 29(2). — P. 217-220. doi: 10.1007/s10877-015-9689-4.
40. New time-frequency method for cerebral autoregulation in newborns: predictive capacity for clinical outcomes / J. Riera, F. Cabanas, J.J. Serrano et al. // J. Pediatr. — 2014. — Vol. 165. — P. 897-902. doi: 10.1016/j.jpeds.2014.06.008.
41. Vutskits L. Cerebral blood flow in the neonate / L. Vutskits // Paediatr. Anaesth. — 2014. — Vol. 24(1). — P. 22-29. doi: 10.1111/pan.12307.
42. Evaluation of cerebral circulation and oxygen metabolism in infants using near-infrared light / T. Kusaka, K. Isobe, S. Yasuda et al. // Brain Dev. — 2014. — 36(4). — 277-83. doi: 10.1016/j.braindev.2013.05.011. 
43. Cerebral and somatic rSO2 in sick preterm infants / R.M. Cerbo, R. Cabano, A. Di Comite et al. // J. Matern. Fetal. Neonatal. Med. — 2012. — Vol. 25(4). — P. 97-100. doi: 10.3109/14767058.2012.715030.
44. Reference values of regional cerebral oxygen saturation during the first 3 days of life in preterm / T. Alderliesten, L. Dix, W. Baerts et al. // Pediatr. Res. — 2016. — Vol. 79(1–1). — P. 55-64. doi: 10.1038/pr.2015.186.
45. The Safe Boos C II randomized trial: treatment guided by near-infrared spectroscopy reduces cerebral hypoxia without changing early biomarkers of brain injury / A.M. Plomgaard, W. van Oeveren, T.H. Petersen et al. // Pediatr. Res. — 2016. — Vol. 79(4). — P. 528-535. doi: 10.1038/pr.2015.266.
46. A new framework for the assessment of cerebral hemodynamics regulation in neonates using NIRS / A. Caicedo, T. Alderliesten, G. Naulaers et al. // Adv. Exp. Med. Biol. — 2016. — Vol. 876. — P. 501-509. doi: 10.1007/978-1-4939-3023-4_63.
47. Klein K.U. Perioperative neuroprotection / K.U. Klein, K. Engelhard // Best Pract. Res. Clin. Anaest. — 2010. — Vol. 24, Iss. 4. — P. 535-549. doi: 10.1016/j.bpa.2010.10.008.
48. Smit E. Postnatal phenobarbital for the prevention of intraventricular haemorrhage in preterm infants / E. Smit, D. Odd, A. Whitelaw // Cochrane Database of Systematic Reviews. — 2013. — Iss. 8: CD001691. doi: 10.1002/14651858.CD001691.pub3.
49. Indomethacin Prophylaxis to Prevent Intraventricular Hemorrhage: Association between Incidence and Timing of Drug Administration / H. Mirza, W. Oh, A. Laptook et al. // J. Pediatr. — 2013. — Vol. 163(3). — P. 706-710. doi: 10.1016/j.jpeds.2013.02.030.
50. Recombinant Activated Factor VIIa Treatment for Refractory Hemorrhage in Infants C.N. Dang, L.I. Katakam, P.B. Smith et al. // J. Perinatol. — 2011. — Vol. 31(3). — P. 188-192. doi: 10.1038/jp.2010.85.
51. Denault A. A proposed algorithm for the intraoperative use of cerebral near-infrared spectroscopy / A. Denault, A. Deschamps, J.M. Murkin // J. Semin. Cardiothorac. Vasc. Anesth. — 2007. — Vol. 11(4). — P. 274-281. doi: 10.1053/j.jvca.2011.06.008.

Similar articles

Hypoxic-ischemic encephalopathy in full-term neonates: current state of the problem
Authors: Сурков Д.М.
КЗ «Дніпропетровська обласна дитяча клінічна лікарня ДОР», м. Дніпро, Україна

"Emergency medicine" №3(98), 2019
Date: 2019.05.14
Categories: Medicine of emergency
Sections: Specialist manual
Current Opportunities of Magnetic Resonance Imaging in Premature Infants
Authors: Martynenko Ya.A. - State Institution «Institute of Pediatrics, Obstetrics and Gynecology of National Academy of Medical Sciences of Ukraine», Kyiv; Kherson Regional Children’s Clinical Hospital of Kherson Regional Council, Kherson; Medical Center of Physical Therapy and Pain INNOVO, Lviv, Ukraine
International neurological journal 7 (77) 2015
Date: 2016.02.08
Categories: Neurology
Sections: Clinical researches
Non-invasive monitoring of cerebral oximetry in children
Authors: Снисарь В.И., Павлыш А.С.
ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина

"Emergency medicine" №6(93), 2018
Date: 2018.12.03
Categories: Medicine of emergency
Sections: Specialist manual
Бронхолегенева дисплазія у недоношених новонароджених: патогенез, клініка, лікування та профілактика (частина 2)
Authors: Снисарь В.I. - ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України»; Оболонський О.I., Сурков Д.М., Капустіна О.Г., Волков Д.Г. - Обласна дитяча клінічна лікарня, м. Дніпропетровськ
"Child`s Health" 5 (48) 2013
Date: 2013.09.10
Categories: Pediatrics/Neonatology

Back to issue