قد يوفر التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة وسيلة فعالة من حيث التكلفة لمراقبة الضغط داخل الجمجمة بشكل غير جراحي

قد يوفر التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة وسيلة فعالة من حيث التكلفة لمراقبة الضغط داخل الجمجمة بشكل غير جراحي

تعد الزيادة في الضغط داخل الجمجمة (ICP) حالة خطيرة يمكن أن تنتج عن نزيف دماغي، ورم في المخ، وذمة دماغية، وإصابات الدماغ المؤلمة، واستسقاء الرأس. وبالتالي فإن مراقبة برنامج المقارنات الدولية يعد جانبًا رئيسيًا لرعاية المرضى الذين يعانون من هذه الأمراض. علاوة على ذلك، تعتبر قياسات برنامج المقارنات الدولية ذات صلة عند تقدير ضغط التروية الدماغية (CPP)، وهو مؤشر على التنظيم الذاتي الدماغي (CA).

يرتبط CPP بوظيفة الخلايا العصبية والاقتران الوعائي العصبي، ويحدد CA كيف يحافظ الدماغ على تدفق الدم المستمر. ونظرًا لهذه الآثار والتطبيقات الواسعة في عملية صنع القرار السريري، فإن المراقبة الدقيقة لبرنامج المقارنات الدولية هي أداة مهمة لإدارة المرضى. في حين أن الأدوات الحالية لمراقبة برنامج المقارنات الدولية دقيقة، إلا أنها يمكن أن تسبب النزيف أو العدوى وتستغرق وقتًا طويلاً.

على الرغم من وجود بدائل غير جراحية، إلا أنها تعاني من قيود مثل ضعف قابلية التعميم، وانخفاض القدرة التنبؤية، ونقص الموثوقية. ولذلك، فإن التحليل الطيفي للارتباط المنتشر (DCS) والتحليل الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRS) يظهران كحلول غير جراحية واعدة. على وجه الخصوص، تتمتع NIRS بالعديد من المزايا مقارنة بالطرق غير الجراحية الأخرى: التكلفة المنخفضة، والتوافق مع السرير للمراقبة المستمرة طويلة المدى، واستقلالية المستخدم.

في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Neurophotonics، نجح الباحثون في جامعة كارنيجي ميلون (CMU) في استخدام جهاز NIRS لرصد التغيرات في تركيز الهيموجلوبين بشكل مستمر. اعتمد الفريق على الأبحاث السابقة التي قاموا فيها بتقدير برنامج المقارنات الدولية (ICP) من ميزات الشكل الموجي للقلب المقاسة باستخدام DCS، كما حددوا العلاقة بين التغيرات النسبية في تركيز الأوكسيهيموجلوبين وبرنامج المقارنات الدولية (ICP). ولكن كيف يمكنهم قياس برنامج المقارنات الدولية (ICP) باستخدام بيانات NIRS؟ يشرح المؤلف الأول للدراسة، فيليب ريلاندر: "لقد قمنا بتطوير وتدريب خوارزمية انحدار الغابة العشوائية (RF) لربط شكل موجات نبض القلب التي تم الحصول عليها بواسطة NIRS مع الضغط داخل الجمجمة."

وللتحقق من صحة الخوارزمية الخاصة بهم، أجروا اختبارات أولية في نموذج ما قبل السريري. قاموا بقياس التقلبات في ضغط الدم الشرياني وضغط الدم الشرياني أثناء تحديد التغيرات في تركيزات الهيموجلوبين. ثم قاموا بفحص أداء الإشارات المستمدة من تركيز الهيموجلوبين وCBF لفحص دقة الخوارزمية الخاصة بهم عن كثب.

ومن منظور إثبات المفهوم، كانت النتائج واعدة للغاية. كان هناك ارتباط كبير بين برنامج المقارنات الدولية المقدرة باستخدام خوارزمية الترددات اللاسلكية وبرنامج المقارنات الدولية الفعلي المقاس باستخدام التقنيات الغازية.

لقد أظهرنا، من خلال التحقق من صحة النتائج باستخدام بيانات ICP الغازية، أن خوارزمية الترددات اللاسلكية المدربة المطبقة على أشكال موجات القلب المستندة إلى NIRS يمكن استخدامها لتقدير ICP بدرجة عالية من الدقة.

جانا كاينرستورفر، أستاذ مشارك في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة كارنيجي ميلون وكبير مؤلفي الدراسة

علاوة على ذلك، أظهرت النتائج أن خوارزمية التردد اللاسلكي يمكنها تفسير ميزات الشكل الموجي المستخرجة من كل من NIRS وDCS، مما يسلط الضوء على قابليتها للاستخدام.

يمكن الحصول على المعلمات المستخدمة في الخوارزمية من قياسات NIRS، جنبًا إلى جنب مع مخطط كهربية القلب ومتوسط ​​ضغط الدم الشرياني، والتي تستخدم بانتظام للتقييم السريري. ولذلك، إذا تمكنت هذه المنصة المعتمدة على الترددات اللاسلكية من توفير قياسات قوية لبرنامج المقارنات الدولية في الدراسات البشرية اللاحقة، فإن إمكاناتها للاستخدام السريري ستكون هائلة. وفقًا للمحرر المشارك في علم الضوئيات العصبية، ريكسون سي. ميسكيتا، الأستاذ في جامعة كامبيناس، "يعد التقييم غير الجراحي لبرنامج المقارنات الدولية ذو قيمة كبيرة لمراقبة المرضى في الحالات الحرجة، مثل المرضى في العناية المركزة. إن مستقبل NIRS في هذا المجال مثير!"

مصدر:

SPIE - الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات

مرجع:

ريلاندر، فاج، وآخرون. (2022) استخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة وتراجع الغابة العشوائي لتقدير الضغط داخل الجمجمة. الضوئيات العصبية. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

.