La espectroscopia de infrarrojo cercano puede proporcionar una forma rentable de controlar la presión intracraneal de forma no invasiva

La espectroscopia de infrarrojo cercano puede proporcionar una forma rentable de controlar la presión intracraneal de forma no invasiva

Un aumento de la presión intracraneal (PIC) es una afección peligrosa que puede ser causada por hemorragia cerebral, tumor cerebral, edema cerebral, lesión cerebral traumática e hidrocefalia. Por lo tanto, la monitorización de la PIC es un aspecto clave de la atención al paciente con estas enfermedades. Además, las mediciones de la PIC son relevantes a la hora de estimar la presión de perfusión cerebral (PPC), un indicador de la autorregulación cerebral (CA).

La CPP está asociada con la función neuronal y el acoplamiento neurovascular, y la CA define cómo el cerebro mantiene un flujo sanguíneo constante. Dadas estas amplias implicaciones y aplicaciones en la toma de decisiones clínicas, la monitorización precisa de la PIC es una herramienta importante para el tratamiento del paciente. Si bien las herramientas actuales para la monitorización de la PIC son precisas, pueden provocar hemorragias o infecciones y requieren mucho tiempo.

Aunque existen alternativas no invasivas, tienen limitaciones como escasa generalización, baja capacidad predictiva y falta de confiabilidad. Por lo tanto, la espectroscopia de correlación difusa (DCS) y la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) están surgiendo como soluciones no invasivas prometedoras. En particular, NIRS tiene varias ventajas sobre otros métodos no invasivos: bajo costo, compatibilidad con la cabecera para una monitorización continua y a largo plazo e independencia del usuario.

En un nuevo estudio publicado en Neurophotonics, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon (CMU) utilizaron con éxito un dispositivo NIRS para monitorear continuamente los cambios en la concentración de hemoglobina. El equipo se basó en investigaciones anteriores en las que estimaron la PIC a partir de características de la forma de onda cardíaca medidas con DCS y también identificaron la correlación entre los cambios relativos en la concentración de oxihemoglobina y la PIC. Pero, ¿cómo podrían medir la PIC utilizando los datos del NIRS? El primer autor del estudio, Filip Relander, explica: "Desarrollamos y entrenamos un algoritmo de regresión de bosque aleatorio (RF) para correlacionar la morfología de las formas de onda del pulso cardíaco obtenidas por NIRS con la presión intracraneal".

Para validar su algoritmo, realizaron pruebas preliminares en un modelo preclínico. Midieron las fluctuaciones en la PIC invasiva y la presión arterial mientras perfilaban los cambios en las concentraciones de hemoglobina. Luego examinaron el rendimiento de las señales derivadas de la concentración de hemoglobina y el FSC para examinar de cerca la precisión de su algoritmo.

Desde una perspectiva de prueba de concepto, los resultados fueron muy prometedores. Hubo una alta correlación entre la PIC estimada mediante el algoritmo de RF y la PIC real medida mediante técnicas invasivas.

Hemos demostrado, al validar los resultados con datos de PIC invasivos, que el algoritmo de RF entrenado aplicado a formas de onda cardíacas basadas en NIRS se puede utilizar para estimar la PIC con un alto grado de precisión”.

Jana Kainerstorfer, profesora asociada de ingeniería biomédica en CMU y autora principal del estudio.

Además, los resultados mostraron que el algoritmo de RF podía interpretar características de formas de onda extraídas tanto de NIRS como de DCS, lo que destaca su usabilidad.

Los parámetros utilizados en el algoritmo pueden obtenerse a partir de mediciones NIRS, combinadas con electrocardiogramas y presión arterial media, que se utilizan habitualmente para la evaluación clínica. Por lo tanto, si esta plataforma basada en RF puede proporcionar mediciones sólidas de la PIC en estudios posteriores en humanos, su potencial para uso clínico sería enorme. Según el editor asociado de Neurophotonics, Rickson C. Mesquita, profesor de la Universidad de Campinas, "la evaluación no invasiva de la PIC es de gran valor para el seguimiento de pacientes en estado crítico, como los pacientes en cuidados intensivos. ¡El futuro de NIRS en este campo es emocionante!"

Fuente:

SPIE – Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica

Referencia:

Relander, FAJ, et al. (2022) Uso de espectroscopia de infrarrojo cercano y un regresor de bosque aleatorio para estimar la presión intracraneal. Neurofotónica. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

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