A espectroscopia no infravermelho próximo pode fornecer uma maneira econômica de monitorar a pressão intracraniana de forma não invasiva

A espectroscopia no infravermelho próximo pode fornecer uma maneira econômica de monitorar a pressão intracraniana de forma não invasiva

O aumento da pressão intracraniana (PIC) é uma condição perigosa que pode ser causada por hemorragia cerebral, tumor cerebral, edema cerebral, traumatismo cranioencefálico e hidrocefalia. O monitoramento da PIC é, portanto, um aspecto fundamental do atendimento ao paciente com essas doenças. Além disso, as medidas da PIC são relevantes na estimativa da pressão de perfusão cerebral (PPC), um indicador da autorregulação cerebral (CA).

A PPC está associada à função neuronal e ao acoplamento neurovascular, e a CA define como o cérebro mantém o fluxo sanguíneo constante. Dadas essas amplas implicações e aplicações na tomada de decisões clínicas, o monitoramento preciso da PIC é uma ferramenta importante para o manejo do paciente. Embora as ferramentas atuais para monitoramento da PIC sejam precisas, elas podem causar sangramento ou infecção e são demoradas.

Embora existam alternativas não invasivas, elas apresentam limitações como baixa generalização, baixa capacidade preditiva e falta de confiabilidade. Portanto, a espectroscopia de correlação difusa (DCS) e a espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) estão emergindo como soluções não invasivas promissoras. Em particular, o NIRS tem várias vantagens sobre outros métodos não invasivos: baixo custo, compatibilidade à beira do leito para monitoramento contínuo e de longo prazo e independência do usuário.

Num novo estudo publicado na Neurophotonics, investigadores da Carnegie Mellon University (CMU) utilizaram com sucesso um dispositivo NIRS para monitorizar continuamente as alterações na concentração de hemoglobina. A equipe baseou-se em pesquisas anteriores nas quais estimaram a PIC a partir das características da forma de onda cardíaca medidas com DD e também identificaram a correlação entre mudanças relativas na concentração de oxiemoglobina e PIC. Mas como poderiam medir a PIC utilizando os dados do NIRS? O primeiro autor do estudo, Filip Relander, explica: “Desenvolvemos e treinamos um algoritmo de regressão de floresta aleatória (RF) para correlacionar a morfologia das formas de onda do pulso cardíaco obtidas pelo NIRS com a pressão intracraniana”.

Para validar seu algoritmo, realizaram testes preliminares em um modelo pré-clínico. Eles mediram as flutuações na PIC invasiva e na pressão arterial enquanto traçavam o perfil das alterações nas concentrações de hemoglobina. Eles então examinaram o desempenho dos sinais derivados da concentração de hemoglobina e do FSC para examinar de perto a precisão de seu algoritmo.

Do ponto de vista da prova de conceito, os resultados foram muito promissores. Houve uma alta correlação entre a PIC estimada pelo algoritmo de RF e a PIC real medida por técnicas invasivas.

Mostramos, ao validar os resultados com dados invasivos de PIC, que o algoritmo de RF treinado aplicado às formas de onda cardíacas baseadas em NIRS pode ser usado para estimar a PIC com um alto grau de precisão.”

Jana Kainerstorfer, professora associada de engenharia biomédica na CMU e autora sênior do estudo

Além disso, os resultados mostraram que o algoritmo de RF pode interpretar características de formas de onda extraídas tanto do NIRS quanto do DCS, destacando sua usabilidade.

Os parâmetros utilizados no algoritmo podem ser obtidos a partir de medidas NIRS, combinadas com eletrocardiogramas e pressão arterial média, que são regularmente utilizados para avaliação clínica. Portanto, se esta plataforma baseada em RF puder fornecer medições robustas de PIC em estudos humanos subsequentes, seu potencial para uso clínico seria enorme. Segundo Rickson C. Mesquita, Editor Associado da Neurophotonics, Professor da Universidade Estadual de Campinas, "A avaliação não invasiva da PIC é de grande valor para o monitoramento de pacientes em estado crítico, como pacientes em terapia intensiva. O futuro do NIRS nesta área é emocionante!"

Fonte:

SPIE – Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica

Referência:

Relander, FAJ, et al. (2022) Usando espectroscopia no infravermelho próximo e um regressor florestal aleatório para estimar a pressão intracraniana. Neurofotônica. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

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