Ongoing Research Recherche en cours

Echocardiography (ultrasound of the heart)/Échocardiographie (échographie cardiaque):

Echocardiography is used to assess heart anatomy and function, as well as indirectly assessing the pulmonary artery pressures (pulmonary blood pressure). It is a powerful tool giving live insight into hemodynamic conditions. Speckle tracking echocardiography (STE) assesses cardiac function by quantifying change in muscle length (strain) and the speed at which it occurs (strain rate). STE uses routine grayscale speckle patterns from frame to frame to derive quantitative regional functional data in order to analyze regional wall function. STE allows a better assessment of the systolic (contraction) and diastolic (relaxation) mechanics of the right and left ventricle (cardiac chambers). Furthermore, differences of rotational mechanics between the basal (clockwise rotation as viewed from apex) and the apical (counterclockwise rotation as viewed from apex) of the left ventricle allows for evaluation of twisting cardiac deformation.

L'échocardiographie est utilisée pour évaluer l'anatomie et la fonction cardiaque, ainsi que pour évaluer indirectement la pression de l’artère pulmonaire (pression artérielle pulmonaire). C'est un outil puissant qui donne un aperçu en direct des conditions hémodynamiques. L'échocardiographie par Speckle tracking (STE) évalue la fonction cardiaque en quantifiant le changement de la longueur musculaire (déformation) et de la vitesse à laquelle cela se produit (taux de déformation) et ce pour chaque portion du muscle cardiaque. Le STE permet une meilleure évaluation de la mécanique systolique (contraction) et diastolique (relaxation) du ventricule droit et gauche (cavités cardiaques). De plus, les différences de mécanique rotationnelle entre la base (rotation dans le sens horaire vu depuis l'apex) et l'apical (rotation antihoraire vu depuis l'apex) du ventricule gauche permettent d'évaluer la déformation cardiaque en torsion.

Near infrared spectroscopy (NIRS):

NIRS has been used as a non-invasive real-time modality for monitoring cerebral and renal oxygenation and perfusion. Regional cerebral oxygen saturation (measured at the level of the frontal cortex) correlates with cerebral perfusion and lower cerebral saturations have been associated with adverse neurological outcomes and ischemic anomalies on imaging in specific neonatal populations. In my work at Stanford, we showed that decreased abdominal aortic blood flow was associated with decreased values of renal saturations, an indicator of poor distal perfusion. Cerebral NIRS has been correlated with the incidence of intraventricular hemorrhage and periventricular leukomalacia, and has been reported as a surrogate for the presence of a hemodynamically significant patent ductus arteriosus (PDA)

NIRS a été utilisé comme une modalité non invasive en temps réel pour surveiller l'oxygénation et la perfusion cérébrales et rénales. La saturation régionale en oxygène cérébral est mesurée au niveau du cortex frontal et est ensuite corrélée à la perfusion cérébrale. Des saturations cérébrales inférieures ont été associées à des résultats neurologiques défavorables et à des anomalies ischémiques à l'imagerie (IRM) dans des populations néonatales spécifiques. Dans mon travail à Stanford, nous avons montré qu'une diminution du débit sanguin aortique abdominal était associée à une diminution des valeurs de saturation rénale, un indicateur d'une mauvaise perfusion distale. Le NIRS cérébral a été corrélé à l'incidence d'hémorragie intraventriculaire et de leucomalacie périventriculaire, et a été reporté comme donnant une estimation de l’incidence en la présence d'un canal artériel (PDA) hémodynamiquement significatif.

My research interests are in/ Mes intérêts de recherche sont::

a) Pulmonary vascular disease and right ventricular function in the immediate neonatal period, in the context of/ Maladie vasculaire pulmonaire et fonction ventriculaire droite dans la période néonatale immédiate, dans le cadre de:

a. Extreme prematurity and bronchopulmonary dysplasia/. Prématurité extrême et dysplasie broncho-pulmonaire

b. Post-natal disturbances in adaptation (hypoxic ischemic injury or sepsis)/ Perturbations de l'adaptation post-natales (lésion ischémique hypoxique ou septicémie)

c. Congenital cardiac defects/ Anomalies cardiaques congénitales

d. Congenital/Neonatal pulmonary lesions such as congenital diaphragmatic hernia or meconium aspiration syndrome / Lésions pulmonaires congénitales et/ou néonatales telles que hernie diaphragmatique congénitale ou syndrome d'aspiration méconiale

b) Mid- and long-term consequences of pulmonary vascular disease and right ventricular remodeling during the neonatal period, and its impact during pediatric and adult life/ Conséquences à moyen et long terme de la maladie vasculaire pulmonaire et du remodelage ventriculaire droit pendant la période néonatale, et son impact pendant la vie pédiatrique et adulte..

The goals of my research/Les objectifs de ma recherche :

By gaining a better understanding of the natural history and outcomes of neonatal patients with hemodynamic compromise related to pulmonary vascular disease, my hope is to intervene early enough to prevent poor cardiac and neurological outcomes in this growing patient population. Although limited data exists, prematurity and neonatal pathologies have been associated with adverse pediatric and adult outcomes. We have not yet determined the cardiac behaviors of infants born prematurely. There is also growing evidence that newborns with pulmonary vasculature injury have persistent compromise in their cardiac and pulmonary function. Limited data exists on the natural history or interventions to improve the cardiac care of premature newborns. I wish to improve our understanding in order to offer better care to the neonatal population.

En acquérant une meilleure compréhension de l'évolution naturelle et de la fonction cardiaque et pulmonaire les nourrissons présentant un compromis hémodynamique lié à une maladie vasculaire pulmonaire, mon espoir est d'intervenir suffisamment tôt pour prévenir des fonctions cardiaques et neurologiques diminuées dans cette population de patients en croissance. Bien que les données soient limitées, ces pathologies chez les grands prématurées et la population néonatale ont été associées à des résultats indésirables chez l'enfant et l'adulte. Nous n'avons pas encore clairement déterminé les comportements et les adaptations cardiaques des nourrissons nés prématurément. Il existe également des preuves de plus en plus nombreuses que les nouveau-nés souffrant de lésions vasculaires pulmonaires présentent une fonction cardiaque et pulmonaire compromise et qui semble persister au fil du temps. Les données sont limitées sur l'histoire naturelle ou les interventions pour améliorer les soins cardiaques des nouveau-nés prématurés. Je souhaite améliorer notre compréhension afin d'offrir de meilleurs soins à la population néonatale.

Congenital diaphragmatic hernia/ Hernie diaphragmatique congénitale (CDH):

CDH still carries a high mortality and morbidity burden. In this defect, hypoxic respiratory failure is compounded by hemodynamic instability. iNO is effective in term and near-term infants to reduce the incidence of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) or death in newborns with hypoxic respiratory failure associated with echocardiographic or clinical evidence of persistent pulmonary hypertension of the newborn (PPHN). By using iNO in the CDH population, the hope was to reversethe increased vascular tone, in order to improve survival and decrease ECMO use. However, multiple studies have failed to document a benefit of inhaled nitric oxide (iNO) in the CDH population. Focus has been put for many years on the evaluation and management of high pulmonary vascular resistance and the resultant pulmonary hypertension. Recently, my work at Stanford University with a CDH population showed that decreased LV and RV function, as assessed by standard and speckle tracking echocardiography measures, was associated with need for ECMO. There was no difference in rates of pulmonary hypertension between patients receiving ECMO and those who did not. Pulmonary arterial vasodilators are contra-indicated in the setting of decreased left ventricular function and in other conditions leading to pulmonary venous congestion and post-capillary pulmonary hypertension. My hypothesis is: abnormal cardiac function may explain the non-response to pulmonary arterial vasodilators such as iNO in CDH patients, and through more detailed assessment of their cardiac function, we will tailor our therapy to provide better hemodynamic support. My future research will use echocardiographic tools to identify at risk CDH patients with cardiac failure in order to introduce appropriate therapy to support cardiac function (such as milrinone which has lusitropic properties). Echocardiography will then be used to follow CDH patients in real time and to confirm response to therapy. Thus, my research will surround the identification of patients at risk and the management strategies to improve cardiac function. As well, no data exists about long term cardiac outcomes in the CDH population and my future research will focus on long term cardiovascular assessments of this population.

La CDH entraîne encore des taux élevés de mortalité et de morbidité. Chez ces patients, l'insuffisance respiratoire hypoxique est aggravée par une instabilité hémodynamique. L'iNO est utilisé chez les enfants nés à terme ou tout prêt du terme pour réduire l'incidence de l'oxygénation des membranes extracorporelles (ECMO) ou de la mort chez les nouveau-nés présentant une insuffisance respiratoire hypoxique associée à des signes échocardiographiques ou cliniques d'hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né (PPHN). En utilisant iNO dans la population CDH, l'espoir était de renverser l'augmentation du tonus vasculaire, afin d'améliorer la survie et de diminuer l'utilisation de l'ECMO. Cependant, plusieurs études n'ont pas réussi à documenter un avantage de l'oxyde nitrique inhalé (iNO) dans la population CDH. L'accent est mis depuis de nombreuses années sur l'évaluation et la gestion de la résistance vasculaire pulmonaire élevée et de l'hypertension pulmonaire qui en résulte. Mon travail à l'Université de Stanford avec une population de CDH a montré qu'une diminution de la fonction ventriculaire gauche et droite (évaluée par des mesures d'échocardiographie standard et de speckle tracking), était associée au besoin d'ECMO. Il n'y avait aucune différence dans les taux d'hypertension pulmonaire entre les patients recevant l'ECMO et ceux qui n'en recevaient pas. Les vasodilatateurs artériels pulmonaires sont contre-indiqués dans le contexte d'une diminution de la fonction ventriculaire gauche et dans d'autres conditions entraînant une congestion veineuse pulmonaire et une hypertension pulmonaire post-capillaire. Mon hypothèse est la suivante: une fonction cardiaque anormale peut expliquer la non-réponse aux vasodilatateurs artériels pulmonaires tels que l'iNO chez les patients CDH, et grâce à une évaluation plus détaillée de leur fonction cardiaque, nous adapterons notre thérapie pour fournir un meilleur soutien hémodynamique. Ma future recherche utilisera des outils échocardiographiques pour identifier les patients CDH à risque d'insuffisance cardiaque afin d'introduire un traitement approprié pour soutenir la fonction cardiaque (comme la milrinone qui a des propriétés lusitropes). L'échocardiographie sera ensuite utilisée pour suivre les patients CDH en temps réel et pour confirmer la réponse au traitement. Ainsi, mes recherches porteront sur l'identification des patients à risque et les stratégies de prise en charge pour améliorer la fonction cardiaque. De plus, il n'existe aucune donnée sur les résultats cardiaques à long terme dans la population CDH et mes recherches futures porteront sur les évaluations cardiovasculaires à long terme de cette population.

Bronchopulmonary dysplasia/ Dysplasie bronchopulmonaire (BPD):

Pulmonary vascular disease (PVD) and the resultant pulmonary hypertension (PH), as well as BPD are common complications in the extremely premature population [3]. Several mechanistic factors predispose towards development of PVD such as vascular remodelling, reduced vascular density and surface area, and increased vascular tone and reactivity. Physiologically, the end result is an increase in pulmonary vascular resistance translating in an elevated pulmonary artery pressure that can lead to right ventricle (RV) hypertrophy and occasionally RV failure. PH and BPD are linked, but separate, entities. Indeed, some patients with severe BPD phenotype have normal pulmonary vascular pressures and right heart function [4]. Conversely, although much less frequently, infants with no or mild BPD demonstrate severe PH and RV failure. Mortality is severely impacted by the presence of PH. Indeed, in an infant population with BPD and PH diagnosed after 2 months of age, survival was of 64% ± 8% at 6 months and 53% ± 11% at 2 years after the diagnosis. In the same population, only 25% of the infants diagnosed with severe PH survived for more than 2 years after diagnosis. Furthermore, there have been reported cases of an association between BPD and pulmonary vein stenosis [6-8]. Limited data exists on the natural history of pulmonary hypertension in BPD, the best approach to management, and the cardiac prognosis. My hypothesis is that by gaining a better understanding of the natural history, as well as improved early detection, existing or new therapies could be applied at determinant times and within identified at-risk subgroups. This would prevent mid and long-term consequences of pulmonary vascular disease and right ventricular remodeling during the neonatal period.

La maladie vasculaire pulmonaire (PVD) et l'hypertension pulmonaire (PH) qui en résulte, ainsi que la BPD sont des complications courantes dans la population extrêmement prématurée [3]. Plusieurs facteurs mécaniques prédisposent au développement de la PVD tels que le remodelage vasculaire, la densité vasculaire, les surface vasculaire réduites, le tonus vasculaire et la réactivité accrus. Physiologiquement, le résultat final est une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire se traduisant par une pression artérielle pulmonaire élevée pouvant entraîner une hypertrophie du ventricule droit (RV) et parfois une défaillance du RV. PH et BPD sont des entités liées mais distinctes. En effet, certains patients présentant un phénotype BPD sévère ont des pressions vasculaires pulmonaires normales et une fonction cardiaque droite normale [4]. Inversement, bien que beaucoup moins fréquemment, les nourrissons sans BPD ou avec une BPD légère présentent une défaillance grave du RV et une PH. La mortalité est gravement affectée par la présence de PH. En effet, dans une population infantile avec BPD et PH diagnostiqués après 2 mois, la survie était de 64% ± 8% à 6 mois et 53% ± 11% à 2 ans après le diagnostic. Dans la même population, seulement 25% des nourrissons diagnostiqués avec un PH sévère ont survécu plus de 2 ans après le diagnostic. De plus, des cas d'association entre la BPD et la sténose veineuse pulmonaire ont été rapportés [6-8]. Les données sont limitées sur l'histoire naturelle de l'hypertension pulmonaire dans la BPD, la meilleure approche pour la prise en charge et le pronostic cardiaque. Mon hypothèse est qu'en acquérant une meilleure compréhension de l'histoire naturelle, ainsi qu'une amélioration de la détection précoce, des thérapies existantes ou nouvelles pourraient être appliquées à des moments déterminants et au sein de sous-groupes identifiés à risque. Cela permettrait d'éviter les conséquences à moyen et long terme des maladies vasculaires pulmonaires et du remodelage ventriculaire droit pendant la période néonatale.

Congenital heart defects /Malformations cardiaques congénitales (CHD):

Limited data exist on end-organ perfusion in neonates with CHD in the first days of postnatal life, with the fall of pulmonary vascular resistance (PVR). Goal-directed management of hypoperfusion and shock improves outcome in the pediatric and adult population. Near-infrared spectroscopy (NIRS) monitoring, as a surrogate of systemic and brain perfusion, may enhance the ongoing management of the CHD population starting from birth [9]. However, there are currently no strong correlation studies that link organ perfusion and NIRS readings. Additionally, there is no data confirming improved outcomes upon monitoring of NIRS in the pre-operative period in the CHD population. In an upcoming manuscript, my group described that in a population of single ventricles, descending aortic anterograde systolic flow VTI correlated with renal saturations, with a low VTI in the descending aorta corresponding to a lower renal saturation (p=0.02). Patients with a descending aorta systolic VTI < 0.05 meter (m) had significantly decreased renal saturations compared to those with VTI ≥ 0.05 m (Rsat 62±9 % vs 77±9 %, p=0.005). Besides this report, no studies have been published using live ultrasound / echocardiography markers as correlates with NIRS values to assess distal perfusion. My hypothesis is that subclinical cerebral and systemic hypoperfusion happens in the early post-natal period leading to poor outcomes, especially in the single ventricular population and those with ductal-dependent lesions. I wish to focus my future research on strategies to: 1) identify patients at risk of cerebral/systemic hypoperfusion upon drop of pulmonary vascular resistance in the first few post-natal days using NIRS, 2) validate the NIRS technique in the neonatal population by correlating NIRS values in the CHD group to echocardiographic markers of distal perfusion, as well asmarkers of cardiac function, 3) investigate the incidence of decreased left and/or right cardiac performance (assessed by echocardiography) as a key factor in the incidence of lower renal and/or cerebral saturations (NIRS), 4) optimize ongoing care using live NIRS measurement in CHD as a way to improve mid and long-term outcomes in this high-risk neonatal population.

Des données limitées existent sur la perfusion des organes nobles chez les nouveau-nés atteints de CHD dans les premiers jours de la vie postnatale, avec la chute de la résistance vasculaire pulmonaire (PVR). La prise en charge ciblée de l'hypoperfusion et du choc améliore les résultats dans la population pédiatrique et adulte. La surveillance par spectroscopie par infrarouge (NIRS), en tant que substitut de la perfusion systémique et cérébrale, peut améliorer la gestion continue de la population CHD à partir de la naissance [9]. Cependant, il n'y a actuellement aucune étude de corrélation forte qui relie la perfusion d'organes et les lectures NIRS. De plus, il n'y a pas de données confirmant l'amélioration des résultats lors de la surveillance du NIRS dans la période préopératoire dans la population CHD. Dans un article à paraître, mon groupe a décrit que dans une population de ventricules uniques, le flux systolique antérograde descendant velocity time integral (VTI) était corrélé avec les saturations rénales, avec un faible VTI dans l'aorte descendante correspondant à une saturation rénale inférieure (p = 0,02). Les patients avec une VTI <0,05 mètre (m) de l’aorte descendante avaient une diminution significative des saturations rénales par rapport à ceux avec une VTI ≥ 0,05 m (Rsat 62 ± 9% vs 77 ± 9%, p = 0,005). Outre ce rapport, aucune étude n'a été publiée utilisant des marqueurs échographiques et l’échocardiographie en temps réel en corrélation avec les valeurs NIRS pour évaluer la perfusion distale. Mon hypothèse est que l'hypoperfusion cérébrale et systémique subclinique se produit au début de la période postnatale, ce qui conduit à de mauvais résultats, en particulier dans la population ventriculaire unique et chez les patients présentant des malformations cardiaques dépendantes du canal artériel. Je souhaite concentrer mes recherches futures sur des stratégies pour: 1) identifier les patients à risque d'hypoperfusion cérébrale / systémique lors de la baisse de la résistance vasculaire pulmonaire au cours des premiers jours de vie utilisant le NIRS, 2) valider la technique NIRS dans la population néonatale en corrélant les valeurs NIRS dans le groupe CHD aux marqueurs échocardiographiques de la perfusion distale, ainsi qu'aux marqueurs de la fonction cardiaque, 3) étudier l'incidence d'une diminution des performances cardiaques gauche et / ou droite (évaluée par échocardiographie) en tant que facteur clé dans l'incidence de la baisse de saturation rénale et / ou cérébrales (NIRS), 4) optimiser les soins en utilisant les valeurs du NIRS en temps réel chez les patients naissant avec une CHD comme moyen d'améliorer les résultats à moyen et à long terme dans cette population néonatale à haut risque.

The ultimate goal of my research/Le but ultime de ma recherche

By having a better understanding of the natural history and outcomes of neonatal patients with hemodynamic compromise related to pulmonary vascular disease, my hope is to eventually intervene early to prevent poor cardiac and neurological outcomes in this growing patient population. Although limited data exist, prematurity and neonatal pathologies have been associated with adverse pediatric and adult outcomes. We have not yet determined the cardiac behaviors of infants born prematurely. There is also growing evidence that newborns with pulmonary vasculature injury have persistent compromise in their cardiac and pulmonary function. Limited data exists on natural history or interventions to improve the cardiac care of premature newborns. I wish to improve our understanding in order to offer better care to the neonatal population.

En acquérant une meilleure compréhension de l'évolution naturelle et de la fonction cardiaque et pulmonaire les nourrissons présentant un compromis hémodynamique lié à une maladie vasculaire pulmonaire, mon espoir est d'intervenir suffisamment tôt pour prévenir des fonctions cardiaques et neurologiques diminuées dans cette population de patients en croissance. Bien que les données soient limitées, ces pathologies chez les grands prématurées et la population néonatale ont été associées à des résultats indésirables chez l'enfant et l'adulte. Nous n'avons pas encore clairement déterminé les comportements et les adaptations cardiaques des nourrissons nés prématurément. Il existe également des preuves de plus en plus nombreuses que les nouveau-nés souffrant de lésions vasculaires pulmonaires présentent une fonction cardiaque et pulmonaire compromise et qui semble persister au fil du temps. Les données sont limitées sur l'histoire naturelle ou les interventions pour améliorer les soins cardiaques des nouveau-nés prématurés. Je souhaite améliorer notre compréhension afin d'offrir de meilleurs soins à la population néonatale.

Created by Gabriel Altit - Neonatologist / Créé par Gabriel Altit (néonatalogiste) - © 2020 NeoCardioLab