Het bestuderen van de bloedvoorziening en het zuurstofverbruik van hersenweefsel door middel van Arterial Spin Labeling MRI.

De zuurstofuitwisseling in de hersenen is afhankelijk van de perfusiedruk in
het hersenweefsel. Bij cerebrovasculaire aandoeningen daalt deze perfusiedruk.
In eerste instantie wordt dit opgevangen door uitzetting van de hersenvaten.
Wanneer dit onvoldoende is dan zal het hersenweefsel meer zuurstof uit het
bloed halen dan normaal. Dit proces wordt weergegeven door twee parameters; de
cerebrovasculaire reactiviteit (CVR) en de zuurstof extractie fractie (OEF). De
CVR vertelt ons hoeveel de hersenvaten kunnen uitzetten. De OEF vertelt ons
hoeveel zuurstof uit het bloed gehaald wordt. Deze twee parameters vertellen
ons dus iets over de ernst van de cerebrovasculaire aandoening.

Bloedvaten zetten uit bij een hogere koolstofdioxideconcentratie van het
bloed. Met Arterial Spin Labeling (ASL) MRI kan de bloeddoorstroming in het
hersenweefsel gemeten worden. Wanneer de ASL MRI gecombineerd wordt met een
verhoogde koolstofdioxideconcentratie kan de toename van de bloeddoorstroming,
oftewel de CVR, worden vastgesteld. Het toedienen van een verhoogde
koolstofdioxideconcentratie kan het veiligst met een Respiract apparaat. Dit is
een toestel dat op een betrouwbare manier een gecontroleerde koolstofdioxide-en
zuurstofconcentratie levert. De OEF kan op eenzelfde wijze worden gemeten door
een recent ontwikkelde ASL techniek. Door de combinatie van beide parameters,
de CVR en de OEF, kan inzicht worden verkregen in de hemodynamische status van
het hersenweefsel van individuele patienten.

Dit onderzoek bestaat uit twee delen.
In het eerste deel willen we de veiligheid en uitvoerbaarheid van een
koolstofdioxideproef testen in 20 gezonde vrijwilligers. Op dit moment worden
tevens de MRI sequenties en het scanprotocol geoptimaliseerd.

Nadat de veiligheid en uitvoerbaarheid van deze koolstofdioxideproef getest is
in gezonde vrijwilligers zal dit worden gerapporteerd aan de METC, voordat het
tweede deel van het onderzoek begint.

In het tweede deel van dit onderzoek zal de CVR en de OEF worden gemeten in
patiënten met een cerebrovasculaire aandoening en in een gezonde controle
groep. De CVR en OEF gemeten in de verschillende patiëntengroepen zullen
vergeleken worden met de gezonde controle groep.

Deze studie is een prospectieve studie die in één centrum (het UMC Utrecht)
uitgevoerd zal worden. Het onderzoek zal bestaan uit twee delen.

In het eerste deel willen we de uitvoerbaarheid en de veiligheid van deze
koolstofdioxideproef testen in 20 gezonde vrijwilligers. In dit deel zullen we
eveneens de sequenties en het scanprotocol optimaliseren. We zullen met name
kijken of we het aantal CO2-challenges kunnen verminderen en of deze in tijd
beperkt kunnen worden.
Nadat dit deel van het onderzoek afgerond is, zullen we terugrapporteren aan
het METC alvorens te starten met het tweede deel.

In het tweede deel willen we het geoptimaliseerde scanprotocol toepassen om de
CVR en de OEF te meten in patiënten met een cerebrovasculaire aandoening en in
een gezonde controle groep. Hiervoor zullen 40 patiënten met een
asymptomatische aandoening van de extracraniale vaten (stenose 70-100%), 40
patiënten met een symptomatische aandoening van de extracraniale vaten (stenose
van 70-100%) en 40 patiënten met een symptomatische occlusie van de middenste
hersenslagader geïncludeerd worden. Om onze bevindingen te kunnen vergelijken
met een gezonde controlegroep zullen we eveneens 40 gezonde proefpersonen
includeren.

Alle proefpersonen zullen een koolstofdioxideproef ondergaan tijdens een ASL MRI onderzoek, waarmee de CVR en de OEF wordt gemeten. Tijdens dit onderzoek zullen er 6 blokken van hogere koolstofdioxideconcentratie toegediend worden. Elk blok zal maximaal 3 minuten duren en dit zal steeds afgewisseld worden door een blok waarin de proefpersoon een normale zuurstof-en koolstofdioxideconcentratie inademt. De koolstofdioxideconcentratie wordt maximaal verhoogd tot 50 mmHg en dit in combinatie met een arteriële zuurstofdruk van 100 mmHg.

Om de koolstofdioxideproef betrouwbaar te laten verlopen hebben we een gesloten
ademhalingscircuit nodig. Hiervoor moeten de proefpersonen via een masker
ademen. De toename in koolstofdioxideconcentratie kan een verhoogde
ademhalingsfrequentie veroorzaken. Arteriële koolstofdioxidedrukken van 30-50
mmHg liggen echter nog binnen de fysiologische waarden en worden door de meeste
mensen herhaaldelijk gedurende de dag ervaren. Wanneer de proefpersonen zich
ongemakkelijk voelen door de toename in arteriële koolstofdioxideconcentratie
kunnen ze altijd een klepje in het masker openen of kan de onderzoeker
overschakelen op 100% zuurstofsaturatie door te drukken op de rode knop.
Proefpersonen kunnen in de scanner ook op de paniekknop duwen wanneer zij zich
ongemakkelijk voelen.
De risico's geassocieerd met het inademen van verhoogde
koolstofdioxideconcentraties worden geminimaliseerd doordat het minimale
zuurstofniveau in het gasmengsel altijd 10% bedraagt, de maximale
koolstofdioxideconcentratie bedraagt eveneens 10%. Het Respiract toestel wordt
digitaal gestuurd door continue analyse van de expiratoire koolstofdioxide-en
zuurstofconcentratie. Koolstofdioxide-, zuurstof-niveau en
ademhalingsfrequentie worden continu online gemonitord. Onafhankelijk hiervan
zal eveneens de ademhalingsfrequentie en de zuurstofsaturatie gemonitord worden
tijdens het scannen.
Voordat de proefpersoon gescand worden, zal er eerst een koolstofdioxideproef
uitgevoerd worden. Dit zorgt ervoor dat de proefpersoon kan wennen aan het
toestel en aan de toename in koolstofdioxideconcentratie. Op dit moment zal de
onderzoeker eveneens tonen aan de proefpersoon hoe hij of zij het klepje in het
masker kan openen.
De proefpersoon kan zich op elk moment uit het onderzoek terugtrekken.
Het risico van dit onderzoek wordt ingeschat als minimale overschrijding van
verwaarloosbaar risico.