EVALUATION OF CEREBRAL AUTOREGULATION: FROM THE TRADITIONAL PRESSURE-FLOW INDEXES TO A DIRECTIONAL MULTIVARIATE ANALYSIS
L'autoregolazione cerebrovascolare (CA) è essenziale per la vita, poiché garantisce una stretta regolazione del flusso ematico cerebrale e, di conseguenza, un adeguato apporto di ossigeno al cervello. Il sistema cerebrovascolare funziona in modo bidirezionale: la pressione arteriosa media (MAP) determina cambiamenti nella velocità media del flusso sanguigno cerebrale (MCBv), mentre situazioni di iper/ipoperfusione possono modificare la MAP. Anche l'apparato respiratorio influenza le interazioni ad anello chiuso tra MAP e MCBv, attraverso modifiche della pressione parziale dei gas nel sangue e perturbando meccanicamente sia MAP che MCBv. Data la complessità delle interazioni cerebrovascolari, vi è disaccordo tra i metodi di misurazione per valutare la componente dinamica della CA. Gli approcci usati più comunemente non riescono a districare la componente di feedforward dalla pressione al flusso dalla componentte di feedback dal flusso alla pressione. L'obiettivo di questa tesi è studiare la CA dinamica (dCA) tramite diversi metodi e proporre possibili approcci complementari per caratterizzare più a fondo il controllo cerebrovascolare. Verranno sviluppati metodi tradizionali, quali l’analisi della funzione di trasferimento (TFA) e l’indice di autoregolazione (ARI), confrontati ad un approccio causale ad anello chiuso, quale l’entropia di trasferimento (TE) e l’entropia condizionata di trasferimento (CTE), per valutare dCA da fluttuazioni spontanee di MAP e MCBv. Il controllo cerebrovascolare è stato valutato su tre protocolli: i) volontari sani sottoposti a test di stimolazione ortostatica passiva (TILT); ii) pazienti affetti da sindrome da tachicardia posturale ortostatica (POTS) durante il riposo supino, durante l’ortostatismo attivo (STAND) e durante la respirazione controllata lenta (SB); iii) soggetti nella fase acuta di un ictus ischemico con registrazioni bilaterali dell’emisfero danneggiato e non danneggiato. I principali risultati riguardanti le interazioni cerebrovascolari sono: i) in tutti i protocolli, le interazioni dinamiche tra MCBv-MAP sono bidirezionali; ii) nei soggetti sani durante TILT, MCBv si riduce, probabilmente come conseguenza dell'attivazione simpatica, ma dCA non viene modificata; iii) TE and CTE sono riuscite a separare gli individui POTS dai soggetti sani durante SB, a differenza dei tradizionali indici non causali; iv) nei pazienti con ictus, l’analisi causale ha rilevato in modo uniforme in entrambi gli emisferi un decremento dell’interazioni da pressione a flusso, suggerendo una compromissione della dCA, e un incremento da flusso a pressione, supportando l'attivazione del riflesso di Cushing. Questa tesi sottolinea l'importanza di indagare le interazioni ad anello chiuso tra MAP e MCBv quando si valuta il controllo cerebrovascolare. I risultati sui soggetti sani e patologici suggeriscono che il sistema nervoso autonomo svolge un ruolo nella CA, in particolare in situazioni che rinforzano il controllo vagale. Infine, il condizionamento sul segnale respiratorio è particolarmente importante quando la componente respiratoria è potenziata, come durante la respirazione controllata a ritmi respiratori lenti.
cerebral autoregulation, cerebral blood flow, stroke, POTS, transcranial Doppler, Settore ING-INF/06 - Bioingegneria Elettronica e Informatica
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