La spectroscopie proche infrarouge peut constituer un moyen rentable de surveiller la pression intracrânienne de manière non invasive

La spectroscopie proche infrarouge peut constituer un moyen rentable de surveiller la pression intracrânienne de manière non invasive

Une augmentation de la pression intracrânienne (ICP) est une condition dangereuse qui peut être causée par une hémorragie cérébrale, une tumeur cérébrale, un œdème cérébral, un traumatisme crânien et une hydrocéphalie. La surveillance de la PIC est donc un aspect clé des soins aux patients atteints de ces maladies. De plus, les mesures ICP sont pertinentes pour estimer la pression de perfusion cérébrale (CPP), un indicateur de l'autorégulation cérébrale (CA).

Le CPP est associé à la fonction neuronale et au couplage neurovasculaire, et le CA définit la manière dont le cerveau maintient un flux sanguin constant. Compte tenu de ces vastes implications et applications dans la prise de décision clinique, une surveillance précise de la PIC est un outil important pour la prise en charge des patients. Bien que les outils actuels de surveillance de la PIC soient précis, ils peuvent provoquer des saignements ou des infections et prennent beaucoup de temps.

Bien que des alternatives non invasives existent, elles présentent des limites telles qu'une faible généralisabilité, une faible capacité prédictive et un manque de fiabilité. Par conséquent, la spectroscopie de corrélation diffuse (DCS) et la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) apparaissent comme des solutions non invasives prometteuses. En particulier, le NIRS présente plusieurs avantages par rapport aux autres méthodes non invasives : faible coût, compatibilité au chevet du patient pour une surveillance continue et à long terme et indépendance de l'utilisateur.

Dans une nouvelle étude publiée dans Neurophotonics, des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon (CMU) ont utilisé avec succès un appareil NIRS pour surveiller en continu les changements de concentration d'hémoglobine. L'équipe s'est appuyée sur des recherches antérieures dans lesquelles elle a estimé l'ICP à partir des caractéristiques de la forme d'onde cardiaque mesurées avec DCS et a également identifié la corrélation entre les changements relatifs dans la concentration d'oxyhémoglobine et l'ICP. Mais comment pourraient-ils mesurer l’ICP à l’aide des données du NIRS ? Le premier auteur de l'étude, Filip Relander, explique : "Nous avons développé et formé un algorithme de régression de forêt aléatoire (RF) pour corréler la morphologie des formes d'onde du pouls cardiaque obtenues par NIRS avec la pression intracrânienne."

Pour valider leur algorithme, ils ont mené des tests préliminaires dans un modèle préclinique. Ils ont mesuré les fluctuations de la PIC invasive et de la pression artérielle tout en établissant le profil des changements dans les concentrations d'hémoglobine. Ils ont ensuite examiné les performances des signaux dérivés de la concentration d'hémoglobine et du CBF pour examiner de près l'exactitude de leur algorithme.

Du point de vue de la validation de principe, les résultats étaient très prometteurs. Il existait une forte corrélation entre la PIC estimée à l'aide de l'algorithme RF et la PIC réelle mesurée à l'aide de techniques invasives.

Nous avons montré, en validant les résultats avec des données ICP invasives, que l’algorithme RF entraîné appliqué aux formes d’onde cardiaques basées sur le NIRS peut être utilisé pour estimer l’ICP avec un haut degré de précision.

Jana Kainerstorfer, professeur agrégé de génie biomédical à la CMU et auteur principal de l'étude

En outre, les résultats ont montré que l'algorithme RF pouvait interpréter les caractéristiques de forme d'onde extraites à la fois du NIRS et du DCS, soulignant ainsi sa facilité d'utilisation.

Les paramètres utilisés dans l'algorithme peuvent être obtenus à partir de mesures NIRS, combinées à des électrocardiogrammes et à la pression artérielle moyenne, régulièrement utilisés pour l'évaluation clinique. Par conséquent, si cette plate-forme basée sur la RF pouvait fournir des mesures ICP robustes dans des études ultérieures sur l’homme, son potentiel d’utilisation clinique serait énorme. Selon Rickson C. Mesquita, rédacteur adjoint de Neurophotonics, professeur à l'Université de Campinas, « l'évaluation non invasive de la PIC est d'une grande valeur pour surveiller les patients dans un état critique, tels que les patients en soins intensifs. L'avenir du NIRS dans ce domaine est passionnant ! »

Source:

SPIE – Société Internationale d'Optique et de Photonique

Référence:

Relander, FAJ et coll. (2022) Utilisation de la spectroscopie proche infrarouge et d'un régresseur forestier aléatoire pour estimer la pression intracrânienne. Neurophotonique. est ce que je.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

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