Effect of head positioning on cerebral blood velocity in the basilar artery in neonates and young infants: A single center, retrospective analysis

Abstract Englisch Purpose Head rotation and subsequent hypoperfusion of the brain stem might be a possible causal factor of sudden infant death. This study aimed to determine the quantitative changes of cerebral blood flow as assessed on ultrasound (US) Doppler with respect to dependence on position and age of the subject. Material and Methods This single-center retrospective study was performed to asses US Doppler measurements on vertebral and basilar arteries of neonates and infants. After measuring peak systolic flow (Vs) and time averaged velocity (TAM) in middle supine position, each subject was positioned with head rotated to the right and left both in supine and prone position. Both vertebral arteries were measured and results were correlated to individual age at investigation. Results A total of n=1889 subjects were analyzed. Vs was 63.0±15.3 cm/s in supine middle position and reduced after head rotation to 59.9±21.6 cm/s (P<0.0001, head rotated right) and 59.4±15.6 cm/s (P<0.0001, left). In prone position it was 58.4±14.8 cm/s (P<0.0001, head rotated right) and 58.1±15.0 cm/s (P<0.0001, left). Comparable measurements were made for TAV. There was a correlation of TAV and Vs with individual postnatal age. <b>Conclusion</b> Head rotation and different positioning of the neonate/young infant leads to lower Vs and TAV values in the basilar artery. It remains unclear if these changes may help to identify patients at risk of SIDS. Furthermore, Vs and TAV are age-depend, which should be considered in the workup of transfontanellar US Doppler investigations. <b>Abstract Deutsch</b> <b>Ziel</b> Die Kopfdrehung und die daraus resultierende Hypoperfusion des Hirnstamms könnte ein möglicher kausaler Faktor für den plötzlichen Kindstod (sudden infant death syndrome, SIDS) sein. Ziel dieser Arbeit war es, die quantitativen Veränderungen des zerebralen Blutflusses, gemessen mit Ultraschall (US) Doppler, in Abhängigkeit von Position und Alter zu bestimmen. <b>Material und Methoden</b> In dieser retrospektiven, monozentrischen Studie wurden US-Dopplermessungen an Vertebral- und Basilararterien von Säuglingen durchgeführt. Nach der Messung des systolischen Spitzenflusses (Vs) und der zeitlich gemittelten Geschwindigkeit (TAV) in mittlerer Rückenlage wurde jeder Proband mit nach rechts und links gedrehtem Kopf in Rücken- und Bauchlage geschallt. Beide Vertebralarterien wurden gemessen und die Ergebnisse mit dem individuellen Alter korreliert. <b>Ergebnisse</b> Insgesamt wurden n=1889 Probanden analysiert. Vs betrug 63.0±15.3 cm/s in mittlerer Rückenlage und verringerte sich auf 60.2±21.6 cm/s nach Kopfdrehung (P<0.0001, rechts) und 59.3±15.8 cm/s (P<0.0001, links). In Bauchlage betrug der Wert 58.4±14.9 cm/s (P<0,0001, rechts) und 58.3±17.8 cm/s (P<0.0001, links). Vergleichbare Werte wurden für TAV ermittelt. Es gab eine Korrelation von TAV und Vs mit dem Alter bei Untersuchung. <b>Schlussfolgerung</b> Die Kopfdrehung und unterschiedliche Lagerung des Neugeborenen/Kleinkindes führt zu niedrigeren Vs- und TAV-Werten in der Basilararterie. Es bleibt unklar, ob diese Änderungen helfen können, Patienten mit höherem SIDS-Risiko zu identifizieren. Die Altersabhängigkeit solcher Messungen sollte bei der Durchführung von transfontanellären US-Doppler-Untersuchungen berücksichtigt werden.

Publication History

Received: 20 August 2024

Accepted after revision: 18 August 2025

Accepted Manuscript online:
18 August 2025