Functionele neuromonitoring in neonaten

Proposed title of the dissertation: Functionele neuromonitoring in neonaten Over de laatste 10 jaar is er een toename aan neuromonitoring in the neonatale intensieve zorgen, voornamelijk met EEG en Nabij-Infrarood Spectroscopie (NIRS). Hierdoor wordt meer informatie verkregen voor de diagnose, hersenmaturiteit, pharmacodynamiek en prognose. In de huidige neuromonitoring zijn er echter geen functionele testen voorzien. Twee nieuwe technieken zullen gebruikt worden om de neurovasculaire koppeling bij a terme baby’s met encephalopathie en prematuren na te kijken. 1. fUSi : functional ultrasound imaging heeft een hoge temporale en spatiale resolutie en is met success getest voor somatosensorische en olfactorische prikkels, epileptische aanvallen, resting state connectiviteit en spatiale representative in dierproeven (1) Deze techniek is nog maar één keer beschreven in neonati (2). In IMEC wordt momenteel een nieuwe neonatale probe ontwikkeld door de onderzoeksgroep van Alan Urban waardoor het mogelijk wordt om verder onderzoek van de neonatale hersenen te verrichten. 2. Neurovasculaire koppeling gemeten met EEG en NIRS. Neurovasculaire koppelin kan ook gemeten worden door het gebruik van signalen gemeten met EEG (neuronale activiteit) en NIRS (hersenoxygenatie en flow). Recente algorithmes werden ontwikkeld door de groep van Prof Van Huffel om neurovasculaire koppeling te beschrijven. (3-5). Het doel van deze PhD thesis is om deze nieuwe technologieën te gebruiken voor de studie van de neonatus met hypoxisch ischemische encephalopathie (HIE), om nog beter het type van hersenletsel op een vroeg moment te bepalen, en bij de prematuur geboren baby om beter de maturiteit van de hersenen te beschrijven en te relateren aan prognose in neurologische ontwikkeling. Tentative bibliography of most relevant sources: 1. Urban A, Dussaux C, Martel G, Brunner C, Mace E, Montaldo G. Real-time imaging of brain activity in freely moving rats using functional ultrasound. Nat Methods. 2015;12(9):873-8. 2. Demene C, Pernot M, Biran V, Alison M, Fink M, Baud O, et al. Ultrafast Doppler reveals the mapping of cerebral vascular resistivity in neonates. J Cereb Blood Flow Metab. 2014;34(6):1009-17. 3. Hendrikx D, Smits A, Lavanga M, De Wel O, Thewissen L, Jansen K, et al. Measurement of Neurovascular Coupling in Neonates. Front Physiol. 2019;10:65. 4. Hendrikx D, Thewissen L, Smits A, Naulaers G, Allegaert K, Van Huffel S, et al. Nonlinear Transfer Entropy to Assess the Neurovascular Coupling in Premature Infants. Adv Exp Med Biol. 2018;to appear. 5. Hendrikx D, Thewissen L, Smits A, Naulaers G, Allegaert K, Van Huffel S, et al. Using Graph Theory to Assess the Interaction between Cerebral Function, Brain Hemodynamics, and Systemic Variables in Premature Infants. Complexity. 2018 Provisional description of the objective(s) of the doctoral dissertation (research plan), the methodology, timing and any previously accomplished research related to the present proposal Objectieven : Het beschrijven van nieuwe parameters van neurovasculaire koppeling met twee verschillende technieken (fUSi en EEG/NIRS) in drie patienten groepen : a) Normale baby’s gedurende polysomnografie (waar EEG en NIRS nu standard metingen zijn) b) Patienten met hypoxisch ischemische encephalopathie (waar EEG en NIRS routinematig gebruikt worden voor neuromonitoring), waar we een betere diagnostiek voor hersenschade nastreven. c) Premature geboren baby’s (postmenstruele leeftijd minder dan 34 weken), waar deze techniek zal gebruikt worden om de hersenmaturiteit en neurologisch uitkomst te voorspellen Methodes : Gedurende de metingen zullen somatosensorische en auditieve stimuli worden opgewekt om een activiteitskaart te ontwerpen met fUSi. Dit zal eerst gebeuren in gezonde neonati. Bij de patiente met HIE en de vroeggeboren baby’s zullen we de activiteits- en connectiviteitskaart vergelijken met de normal waarden om een betere correlatie te beschrijven met de prognose voor deze specifieke groepen. Neurovasculaire koppeling gemeten met EEG en NIRS zal in dezelfde patienten worden bestudeerd met gebruik van de graph theorie. (5). Timing : Jaar 1 : -Literatuurstudie en review van neurovasculaire koppeling bij neonati. - literatuurstudie en review van het gebruik en de techniek van fUSi. - Eerste metingen met fUSi in gezonde neonati en standaardisatie van de metingen. - Berekening van neurovasculaire koppelin in a terme baby’s met HIE waarbij gebruik gemaakt wordt van de database van patienten waarbij NIRS en EEG werden gemeten. -Opstelling voor het meten in de drie patientengroepen Year 2 : -Opstarten studie bij patienten met polysomnographie -opstarten studie bij patienten met HIE Year 3 : Opstarten studie bij preterme patienten -Resultaten van patienten met polysomnografie Year 4 : Resultaten patienten met HIE en prematuriteit. Vorige resultaten : Deze PhD wordt uitgevoerd in samenwerking met ervaren research teams : Prof G. Naulaers, Neonatology UZ Leuven, heeft een lange ervaring in NIRS onderzoek, cerebrale autoregulatie en EEG in samenwerking emt Prof S Van Huffel, Stadius ESAT, wat resulteerde in 7 en 3 lopende PhD’s in dit onderwerp. Recent werd neurovasculaire koppeling gestart als nieuw onderzoeksitem en dit resulteerde reeds in 3 internationale papers. Prof Urban is een expert in fUSi en zal verder het neonatal system ontwerpen in IMEC. De samenwerking met de verschillende onderzoeksgroepen is reeds afgesproken en er is een goede onderzoekssstructuur in samenwerking met UZ Brussel en UCL, waar Kate Carkeek haar klinisch werk zal doen.