Tuvo infrasarkano staru spektroskopija var nodrošināt rentablu veidu, kā neinvazīvi uzraudzīt intrakraniālo spiedienu

Tuvo infrasarkano staru spektroskopija var nodrošināt rentablu veidu, kā neinvazīvi uzraudzīt intrakraniālo spiedienu

Paaugstināts intrakraniālais spiediens (ICP) ir bīstams stāvoklis, ko var izraisīt smadzeņu asiņošana, smadzeņu audzējs, smadzeņu tūska, traumatisks smadzeņu bojājums un hidrocefālija. Tāpēc ICP uzraudzība ir galvenais pacientu aprūpes aspekts pacientiem ar šīm slimībām. Turklāt ICP mērījumi ir svarīgi, novērtējot smadzeņu perfūzijas spiedienu (CPP), kas ir smadzeņu autoregulācijas (CA) indikators.

CPP ir saistīta ar neironu funkciju un neirovaskulāru savienojumu, un CA nosaka, kā smadzenes uztur pastāvīgu asins plūsmu. Ņemot vērā šīs plašās sekas un pielietojumu klīnisko lēmumu pieņemšanā, precīza ICP uzraudzība ir svarīgs pacientu pārvaldības instruments. Lai gan pašreizējie ICP uzraudzības instrumenti ir precīzi, tie var izraisīt asiņošanu vai infekciju un ir laikietilpīgi.

Lai gan pastāv neinvazīvas alternatīvas, tām ir ierobežojumi, piemēram, slikta vispārināmība, zema prognozēšanas spēja un uzticamības trūkums. Tāpēc difūzās korelācijas spektroskopija (DCS) un gandrīz infrasarkanā spektroskopija (NIRS) kļūst par daudzsološiem neinvazīviem risinājumiem. Jo īpaši NIRS ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar citām neinvazīvām metodēm: zemas izmaksas, saderība pie gultas ilgstošai un nepārtrauktai uzraudzībai un lietotāja neatkarība.

Jaunā pētījumā, kas publicēts Neurophotonics, pētnieki no Kārnegija Melona universitātes (CMU) veiksmīgi izmantoja NIRS ierīci, lai nepārtraukti uzraudzītu hemoglobīna koncentrācijas izmaiņas. Komanda balstījās uz iepriekšējiem pētījumiem, kuros viņi novērtēja ICP no sirds viļņu formas iezīmēm, kas izmērītas ar DCS, kā arī noteica korelāciju starp relatīvajām oksihemoglobīna koncentrācijas izmaiņām un ICP. Bet kā viņi varēja izmērīt ICP, izmantojot NIRS datus? Pētījuma pirmais autors Filips Relanders skaidro: "Mēs izstrādājām un apmācām izlases meža (RF) regresijas algoritmu, lai korelētu NIRS iegūto sirds pulsa viļņu formu morfoloģiju ar intrakraniālo spiedienu."

Lai apstiprinātu savu algoritmu, viņi veica iepriekšējus testus preklīniskajā modelī. Viņi mēra invazīvā ICP un arteriālā asinsspiediena svārstības, vienlaikus profilējot hemoglobīna koncentrācijas izmaiņas. Pēc tam viņi pārbaudīja signālu veiktspēju, kas iegūti no hemoglobīna koncentrācijas un CBF, lai rūpīgi pārbaudītu viņu algoritma precizitāti.

No koncepcijas pierādījuma viedokļa rezultāti bija ļoti daudzsološi. Bija augsta korelācija starp ICP, kas aprēķināts, izmantojot RF algoritmu, un faktisko ICP, kas izmērīts, izmantojot invazīvas metodes.

Mēs esam parādījuši, apstiprinot rezultātus ar invazīviem ICP datiem, ka apmācīto RF algoritmu, kas tiek izmantots uz NIRS balstītām sirds viļņu formām, var izmantot, lai novērtētu ICP ar augstu precizitātes pakāpi.

Jana Kainerstorfer, CMU biomedicīnas inženierijas asociētā profesore un pētījuma vecākā autore

Turklāt rezultāti parādīja, ka RF algoritms var interpretēt viļņu formas pazīmes, kas iegūtas gan no NIRS, gan DCS, uzsverot tā lietojamību.

Algoritmā izmantotos parametrus var iegūt no NIRS mērījumiem, kombinējot tos ar elektrokardiogrammām un vidējo arteriālo asinsspiedienu, ko regulāri izmanto klīniskai novērtēšanai. Tāpēc, ja šī uz RF balstītā platforma var nodrošināt stabilus ICP mērījumus turpmākajos pētījumos ar cilvēkiem, tās klīniskās izmantošanas potenciāls būtu milzīgs. Saskaņā ar Neurophotonics asociēto redaktoru Rickson C. Mesquita, Kampinasas universitātes profesoru, "Neinvazīvs ICP novērtējums ir ļoti vērtīgs, lai uzraudzītu pacientus kritiskā stāvoklī, piemēram, pacientus intensīvās terapijas ietvaros. NIRS nākotne šajā jomā ir aizraujoša!"

Avots:

SPIE – Starptautiskā optikas un fotonikas biedrība

Atsauce:

Relanders, FAJ u.c. (2022) Tuvo infrasarkano staru spektroskopijas un nejauša meža regresora izmantošana, lai novērtētu intrakraniālo spiedienu. Neirofotonika. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

.