Evaluation of cerebral hemodynamic in patients with subarachnoid hemorrhage: the role of perfusion computed tomography

Scopo dello studio - L'emorragia subaracnoidea da rottura di un aneurisma intracranico è una patologia devastante con un tasso di mortalità prossimo al 50%, cui si aggiunge un ulteriore 30% di disabilità. L'ischemia cerebrale in fase subacuta e gli infarti che ne possono conseguire sono la principale causa di deficit a lungo termine. Le alterazioni dell'emodinamica cerebrale dovute all'emorragia subaracnoidea sono il risultato dell'interazione di vari fattori tra cui l'impatto iniziale sull'encefalo, l'alterazione dell'autoregolazione e il vasospasmo cerebrale. In questo studio abbiamo valutato le alterazioni della perfusione cerebrale e il loro andamento nel tempo nelle prime due settimane dopo l'emorragia, utilizzando la Perfusion Computed Tomography Scan (PCT scan). Inoltre abbiamo cercato di identificare i parametri di perfusione associati con lo sviluppo di vasospasmo cerebrale e infarto. Metodo - I quaranta pazienti studiati sono stati sottoposti a PCT scans secondo prestabiliti intervalli di tempo dall'emorragia (0-3 giorni, 4-7 giorni, 8-11 giorni e tardivo). Sono state effettuate un numero complessivo di 92 Perfusion CT scans (2.3 per paziente) e sono stati analizzati i territori delle arterie ACA e MCA. Secondo l'andamento clinico i pazienti sono stati divisi 3 gruppi: 22 pazienti che non hanno sviluppato vasospasmo e 18 pazienti che hanno sviluppato vasospasmo, con infarto cerebrale in 8 di essi. La perfusione globale è stata studiata utilizzando la media ( DS) ottenuta dai valori di ciascun parametro (CBV, CBF and MTT) in ciascun gruppo e in ciascun intervallo di tempo. Abbiamo quindi analizzato i cambiamenti nel tempo di CBV, CBF and MTT in ciascun gruppo e abbiamo confrontato i valori di CBV, CBF e MTT di ciascun gruppo in ogni intervallo di tempo. Risultati- Nel corso delle prime due settimane dall'emorragia i pazienti senza vasospasmo hanno modesti cambiamenti dei parametri di perfusione e i valori nei pazienti con vasospasmo sintomatico sono stabili. Al contrario, nei pazienti con vasospasmo sintomatico e infarto cerebrale, CBV and CBF raggiungono il valore massimo nell'intervallo tra 4 e 7 giorni per poi diminuire nei giorni successivi mentre il valore di MTT si mantiene stabile nei primi due intervalli. Considerando che tutti i pazienti sono stati sottoposti ad una moderata ipervolemia subito dopo l'esclusione dell'aneurisma e che le alterazioni della perfusione indicate sono presenti solo nei pazienti con vasospasmo sintomatico e infarto cerebrale, esse possono essere interpretate come l'espressione dell'intervento emodinamico in pazienti che hanno un'alterazione dell'autoregolazione prima dell'insorgenza di vasospasmo. Questi pazienti hanno una riduzione del valore di CBV e una riduzione significativa del valore di CBF (p=0.016) nell'intervallo tra 8 e 11 giorni e nell'intervallo tardivo il valore di CBF si mantiene significativamente inferiore rispetto a quello nell'intervallo tra 4 e 7 giorni (p=0.044). Nell'intervallo tra 8 e 11 giorni, se confrontati con i pazienti senza vasospasmo, essi hanno un valore di CBF significativamente inferiore (p=0.035) inoltre il loro valore di MTT raggiunge il massimo tra 8 e 11 giorni ed è significativamente superiore (p=0.031) rispetto ai pazienti senza vasospasmo. Conclusioni - I nostri risultati supportano l'ipotesi che i pazienti con vasospasmo sintomatico e infarto cerebrale hanno un'alterazione dell'autoregolazione cerebrale presente già prima della comparsa del vasospasmo e che essi possono essere studiati con la Perfusion CT scan.

Background and Purpose - Subarachnoid hemorrhage due to the rupture of an intracranial aneurysm (aSAH) is a devastating disease with a mortality rate of nearly 50% and with an additional 30% of patients requiring long-term care. Delayed cerebral ischemia and subsequent cerebral infarction are the leading causes of poor outcome. The alterations of cerebral hemodynamic due to aSAH are caused by the interaction of many mechanisms including the early impact of bleeding on the brain, the impairment of cerebral autoregulation and the cerebral vasospasm. In this study we used the Perfusion Computed Tomography Scan (PCT scan) to evaluate the time course of the cerebral perfusion changes over the first two weeks after bleeding. We also attempted to identify the parameters of the perfusion that were associated with the development of cerebral vasospasm and infarction. Methods - Forty patients with aSAH underwent PCT scans according to regular intervals of time from SAH (0-3 days, 4-7 days, 8-11 days and later). A total number of 92 Perfusion CT studies (2.3 per patient) were carried out and ACA and MCA territory were studied. Out of 40 patients, 22 patients did not develop symptomatic vasospasm and 18 patients developed symptomatic vasospasm, with cerebral infarction in 8 of them. We analyzed the global cerebral perfusion using the mean value ( SD) obtained by the average of the values of each parameter (CBV, CBF and MTT) in each group of patients and in the established intervals of time. The changes of CBV, CBF and MTT over time for each group of patients were analysed and the values of the three groups in each interval of time were compared. Results - Patients without vasospasm have little changes, and patients with symptomatic vasospasm have no changes of the perfusion values throughout the study. On the contrary, in patients with symptomatic vasospasm and cerebral infarction, CBV and CBF reach the maximum value in the interval between 4 and 7 days and decrease in the following days and MTT is stable in the first two intervals of time. These values can represent the effect of the hemodynamic intervention in patients who have an impairment of cerebral autoregulation in a stage before the onset of vasospasm. The reason of this is that a preventive mild volume expansion was started immediately after the aneurysm treatment in all patients. These patients have a decrease of CBV value and a significant decrease of CBF value (p=0.016) between 8 and 11 days and in the later interval the CBF value is persistently significantly lower than in the interval between 4 and 7 days (p=0.044). Between 8 and 11 days, in the comparison with the group of patients without vasospasm, they have a significantly lower value of CBF (p=0.035). Moreover the MTT reaches the maximum value between 8 and 11 days and it is significantly higher (p=0.031) than in patients without vasospasm in the same interval of time. Conclusions - Our results suggest that patients who experienced ischemic deficits and cerebral infarction have an impairment of cerebral autoregulation before the onset of vasospasm and that they can be studied using the Perfusion CT scan.