Bei sehr früh geborenen Kindern kann eine intraventrikuläre Hirnblutung (IVH) schwerwiegende Folgen haben. Entwickelt sich daraus eine krankhafte Erweiterung der Hirnkammern (posthämorrhagische Ventrikeldilatation, PHVD), verschlechtern sich Messwerte der Hirn-Sauerstoffversorgung teils deutlich und über Wochen hinweg. Das zeigt eine Studie auf Basis von 154 Frühgeborenen (<34 Schwangerschaftswochen), darunter 65 mit PHVD, die kürzlich in Pediatric Research (Nature Portfolio) veröffentlicht wurde. Das AIT Center for Health & Bioresources sorgte für eine sachgerechte Auswertung der Daten.
Hohe klinische Dynamik: Hirnbelastung ist nicht immer früh erkennbar
IVH zählt zu den häufigeren Hirnverletzungen bei Frühgeborenen. Kommt es in der Folge zu PHVD, kann das mit erhöhtem Hirndruck und entzündlichen Prozessen einhergehen und damit die Hirnentwicklung belasten. Für die Behandlung stellt sich dann nicht nur die Frage nach strukturellen Veränderungen (z. B. per Ultraschall), sondern auch danach, wie stabil die Sauerstoffversorgung des Gehirns über längere Zeit bleibt.
Um das abzubilden, wurden 154 Frühgeborenen (<34 Schwangerschaftswochen), darunter 65 mit PHVD über einen längeren Zeitraum wiederholt bzw. kontinuierlich mit der Methode der Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS) beobachtet – also Verläufe über Wochen betrachtet. Dabei fielen insgesamt ~29.700 Stunden an Messdaten an. Diese Verlaufsbeobachtung ist wichtig, weil sich Risiken und Belastungen bei Frühgeborenen nicht in einem einzelnen Messpunkt zeigen, sondern häufig erst in zeitlichen Mustern der NIRS-Verlaufsdaten. Die Studie, die im Rahmen des WWTF-Projekts PIMIENTO („PrecIsion Medicine in IntravENTricular hemorrhage for Outcome prediction“) durchgeführt wurde, erbrachte folgende Ergebnisse:
- Mit zunehmender Schwere der Blutung sinkt die regionale zerebrale Sauerstoffsättigung.
- Kinder mit PHVD weisen niedrigere Sauerstoffsättigung, mehr Zeit unter einem kritischen Schwellenwert sowie eine höhere Sauerstoffausschöpfung auf – Hinweise auf anhaltenden metabolischen Stress.
- Bei Kindern mit PHVD gilt: Je häufiger vorübergehende neurochirurgische Entlastungen nötig waren, desto ungünstiger waren die Messwerte der Hirn-Sauerstoffversorgung.
Kontinuierliches Monitoring und belastbare Datenaufbereitung
NIRS ist ein nicht-invasives Monitoringverfahren, das laufend Informationen zur Hirnoxygenierung liefert und damit die Bildgebung um eine funktionelle Perspektive ergänzen kann. In dieser Arbeit beruht die Aussagekraft wesentlich darauf, dass sehr große Messreihen über Wochen methodisch konsistent aufbereitet und ausgewertet werden (u. a. definierte Schritte zur Artefaktbereinigung und Verlaufsauswertung).
Das AIT verfügt über hohe Kompetenz bei Studien- und Analysekonzepten sowie bei der statistischen Modellierung und Interpretation komplexer biomedizinischer Datensätze. Im PIMIENTO-Projekt arbeitet das AIT an datengetriebenen Ansätzen zur Vorhersage von Behandlungsergebnissen nach IVH, v. a. durch Integration von molekularen mit bildgebenden und elektrophysiologischen Daten und stärkt damit eine längerfristige Forschungslinie an der Schnittstelle von Neonatologie, Datenanalyse und Präzisionsmedizin. „Unsere Stärke liegt darin, biomedizinische Daten aus unterschiedlichen Domänen so zu verknüpfen, dass eine mechanistisch erklärbare und klinisch verwertbare Vorhersage von Krankheitsverläufen möglich ist“, erklärt Klemens Vierlinger, der in der Competence Unit Molecular Diagnostics des AIT Center for Health and Bioresources für Bioinformatik verantwortlich ist. „Die Daten zeigen, dass eine höhere Belastung durch PHVD mit einer über längere Zeit beeinträchtigten Hirnoxygenierung verbunden ist. Das unterstreicht, wie wichtig es ist, diese Verläufe funktionell zu erfassen und in der klinischen Bewertung mitzudenken“, sagt Lucia Ciglar, ebenfalls im Molecular Diagnostics Team.
Bessere Entscheidungsgrundlagen durch integrierte Verläufe
Die Autor:innen leiten aus den Befunden ab, dass es gezielte Strategien braucht, um die Hirnoxygenierung bei Hochrisiko-Frühgeborenen zu stabilisieren. Perspektivisch dürfte die Kombination aus kontinuierlichem Monitoring von elektrophysiologischen und molekularen Daten helfen, Risikoprofile und mögliche Interventionszeitpunkte besser zu begründen.