Blizu infracrvena spektroskopija može pružiti isplativ način neinvazivnog praćenja intrakranijalnog tlaka

Blizu infracrvena spektroskopija može pružiti isplativ način neinvazivnog praćenja intrakranijalnog tlaka

Povećanje intrakranijalnog tlaka (ICP) je opasno stanje koje može biti uzrokovano cerebralnim krvarenjem, tumorom mozga, cerebralnim edemom, traumatskom ozljedom mozga i hidrocefalusom. Praćenje ICP-a stoga je ključni aspekt njege bolesnika s ovim bolestima. Nadalje, mjerenja ICP-a su relevantna pri procjeni cerebralnog perfuzijskog tlaka (CPP), pokazatelja cerebralne autoregulacije (CA).

CPP je povezan s neuronskom funkcijom i neurovaskularnim spajanjem, a CA definira kako mozak održava stalan protok krvi. S obzirom na ove široke implikacije i primjene u donošenju kliničkih odluka, precizno praćenje ICP-a važan je alat za liječenje pacijenata. Dok su trenutni alati za praćenje ICP-a točni, mogu uzrokovati krvarenje ili infekciju i oduzimaju puno vremena.

Iako postoje neinvazivne alternative, one imaju ograničenja kao što su slaba mogućnost generalizacije, niska sposobnost predviđanja i nedostatak pouzdanosti. Stoga se difuzna korelacijska spektroskopija (DCS) i bliska infracrvena spektroskopija (NIRS) pojavljuju kao obećavajuća neinvazivna rješenja. Konkretno, NIRS ima nekoliko prednosti u odnosu na druge neinvazivne metode: niske cijene, kompatibilnost uz krevet za dugotrajno i kontinuirano praćenje i neovisnost o korisniku.

U novoj studiji objavljenoj u Neurophotonics, istraživači sa Sveučilišta Carnegie Mellon (CMU) uspješno su koristili NIRS uređaj za kontinuirano praćenje promjena u koncentraciji hemoglobina. The team built on previous research in which they estimated ICP from cardiac waveform features measured with DCS and also identified the correlation between relative changes in oxyhemoglobin concentration and ICP. Ali kako su mogli izmjeriti ICP pomoću NIRS podataka? Prvi autor studije, Filip Relander, objašnjava: "Razvili smo i uvježbali regresijski algoritam slučajne šume (RF) za korelaciju morfologije valnih oblika srčanog pulsa dobivenih NIRS-om s intrakranijalnim tlakom."

Kako bi potvrdili svoj algoritam, proveli su preliminarne testove na pretkliničkom modelu. Mjerili su fluktuacije invazivnog ICP-a i arterijskog krvnog tlaka dok su profilirali promjene u koncentraciji hemoglobina. Zatim su ispitali performanse signala izvedenih iz koncentracije hemoglobina i CBF-a kako bi pomno ispitali točnost svog algoritma.

Iz perspektive dokaza koncepta, rezultati su bili vrlo obećavajući. Postojala je visoka korelacija između ICP-a procijenjenog korištenjem RF algoritma i stvarnog ICP-a izmjerenog korištenjem invazivnih tehnika.

Pokazali smo, potvrđujući rezultate s invazivnim ICP podacima, da se uvježbani RF algoritam primijenjen na srčane valne oblike temeljene na NIRS-u može koristiti za procjenu ICP-a s visokim stupnjem preciznosti.”

Jana Kainerstorfer, izvanredna profesorica biomedicinskog inženjerstva na CMU-u i viša autorica studije

Nadalje, rezultati su pokazali da RF algoritam može interpretirati značajke valnog oblika izdvojene iz NIRS-a i DCS-a, ističući njegovu upotrebljivost.

Parametri korišteni u algoritmu mogu se dobiti iz NIRS mjerenja, u kombinaciji s elektrokardiogramima i srednjim arterijskim krvnim tlakom, koji se redovito koriste za kliničku procjenu. Stoga, ako ova RF platforma može pružiti robusna ICP mjerenja u kasnijim studijama na ljudima, njezin potencijal za kliničku upotrebu bio bi ogroman. Prema Neurophotonics pomoćniku uredniku Ricksonu C. Mesquiti, profesoru na Sveučilištu Campinas, "Neinvazivna procjena ICP-a je od velike vrijednosti za praćenje pacijenata u kritičnom stanju, kao što su pacijenti na intenzivnoj njezi. Budućnost NIRS-a u ovom području je uzbudljiva!"

Izvor:

SPIE – Međunarodno društvo za optiku i fotoniku

Referenca:

Relander, FAJ, et al. (2022) Korištenje bliske infracrvene spektroskopije i nasumičnog šumskog regresora za procjenu intrakranijalnog tlaka. Neurofotonika. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

.