Близката инфрачервена спектроскопия може да осигури рентабилен начин за неинвазивен мониторинг на вътречерепното налягане

Близката инфрачервена спектроскопия може да осигури рентабилен начин за неинвазивен мониторинг на вътречерепното налягане

Повишаването на вътречерепното налягане (ICP) е опасно състояние, което може да бъде причинено от мозъчен кръвоизлив, мозъчен тумор, мозъчен оток, травматично увреждане на мозъка и хидроцефалия. Следователно мониторингът на ICP е ключов аспект от грижата за пациентите с тези заболявания. Освен това измерванията на ICP са от значение при оценката на церебралното перфузионно налягане (CPP), индикатор за церебрална авторегулация (CA).

CPP се свързва с функцията на невроните и невроваскуларното свързване, а CA определя как мозъкът поддържа постоянен кръвен поток. Предвид тези широки последици и приложения при вземането на клинични решения, прецизното наблюдение на ICP е важен инструмент за управление на пациентите. Докато настоящите инструменти за мониторинг на ICP са точни, те могат да причинят кървене или инфекция и отнемат време.

Въпреки че съществуват неинвазивни алтернативи, те имат ограничения като слаба обобщаемост, нисък капацитет за прогнозиране и липса на надеждност. Следователно дифузната корелационна спектроскопия (DCS) и близката инфрачервена спектроскопия (NIRS) се очертават като обещаващи неинвазивни решения. По-специално, NIRS има няколко предимства пред други неинвазивни методи: ниска цена, съвместимост до леглото за дългосрочно и непрекъснато наблюдение и независимост на потребителя.

В ново проучване, публикувано в Neurophotonics, изследователи от университета Карнеги Мелън (CMU) успешно използваха устройство NIRS за непрекъснато наблюдение на промените в концентрацията на хемоглобин. Екипът се основава на предишни изследвания, в които оценяват ICP от характеристиките на сърдечната вълна, измерени с DCS, и също така идентифицира корелацията между относителните промени в концентрацията на оксихемоглобин и ICP. Но как биха могли да измерят ICP, използвайки данните от NIRS? Първият автор на изследването, Филип Реландер, обяснява: „Ние разработихме и обучихме алгоритъм за регресия на произволна гора (RF), за да корелираме морфологията на вълните на сърдечния пулс, получени от NIRS с вътречерепното налягане.“

За да валидират своя алгоритъм, те проведоха предварителни тестове в предклиничен модел. Те измерват колебанията в инвазивния ICP и артериалното кръвно налягане, докато профилират промените в концентрациите на хемоглобина. След това те изследваха ефективността на сигналите, получени от концентрацията на хемоглобин и CBF, за да проучат отблизо точността на техния алгоритъм.

От гледна точка на доказване на концепцията, резултатите бяха много обещаващи. Имаше висока корелация между ICP, оценено с помощта на радиочестотния алгоритъм, и действителното ICP, измерено с помощта на инвазивни техники.

Ние показахме, чрез валидиране на резултатите с инвазивни данни за ICP, че обученият RF алгоритъм, приложен към базирани на NIRS сърдечни вълни, може да се използва за оценка на ICP с висока степен на точност.

Яна Кайнерсторфер, доцент по биомедицинско инженерство в CMU и старши автор на изследването

Освен това резултатите показаха, че RF алгоритъмът може да интерпретира характеристики на формата на вълната, извлечени от NIRS и DCS, подчертавайки неговата използваемост.

Параметрите, използвани в алгоритъма, могат да бъдат получени от NIRS измервания, комбинирани с електрокардиограми и средно артериално кръвно налягане, които редовно се използват за клинична оценка. Следователно, ако тази RF-базирана платформа може да осигури стабилни измервания на ICP в последващи изследвания върху хора, нейният потенциал за клинична употреба би бил огромен. Според помощник-редактора на Neurophotonics Риксън С. Мескита, професор в Университета на Кампина, "Неинвазивната оценка на ICP е от голяма полза за наблюдение на пациенти в критично състояние, като пациенти в интензивно лечение. Бъдещето на NIRS в тази област е вълнуващо!"

източник:

SPIE – Международно общество за оптика и фотоника

Справка:

Relander, FAJ, et al. (2022) Използване на близка инфрачервена спектроскопия и произволен горски регресор за оценка на вътречерепното налягане. Неврофотоника. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

.