Spectroscopia în infraroșu apropiat poate oferi o modalitate rentabilă de a monitoriza presiunea intracraniană în mod neinvaziv

Spectroscopia în infraroșu apropiat poate oferi o modalitate rentabilă de a monitoriza presiunea intracraniană în mod neinvaziv

O creștere a presiunii intracraniene (ICP) este o afecțiune periculoasă care poate fi cauzată de hemoragie cerebrală, o tumoare cerebrală, edem cerebral, leziuni cerebrale traumatice și hidrocefalie. Monitorizarea ICP este, prin urmare, un aspect cheie al îngrijirii pacientului la pacienții cu aceste boli. În plus, măsurătorile ICP sunt relevante atunci când se estimează presiunea de perfuzie cerebrală (CPP), un indicator al autoreglării cerebrale (CA).

CPP este asociat cu funcția neuronală și cuplarea neurovasculară, iar CA definește modul în care creierul menține fluxul sanguin constant. Având în vedere aceste implicații și aplicații largi în luarea deciziilor clinice, monitorizarea precisă a ICP este un instrument important pentru managementul pacientului. Deși instrumentele actuale pentru monitorizarea ICP sunt precise, ele pot provoca sângerări sau infecții și necesită timp.

Deși există alternative neinvazive, acestea au limitări, cum ar fi generalizarea slabă, capacitatea de predicție scăzută și lipsa de fiabilitate. Prin urmare, spectroscopia de corelație difuză (DCS) și spectroscopia în infraroșu apropiat (NIRS) apar ca soluții neinvazive promițătoare. În special, NIRS are mai multe avantaje față de alte metode non-invazive: costuri reduse, compatibilitate cu patul pentru monitorizare pe termen lung și continuă și independență a utilizatorului.

Într-un nou studiu publicat în Neurophotonics, cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon (CMU) au folosit cu succes un dispozitiv NIRS pentru a monitoriza continuu modificările concentrației hemoglobinei. Echipa s-a bazat pe cercetări anterioare în care au estimat ICP din caracteristicile formei de undă cardiacă măsurate cu DCS și, de asemenea, a identificat corelația dintre modificările relative ale concentrației de oxihemoglobină și ICP. Dar cum ar putea măsura ICP folosind datele NIRS? Primul autor al studiului, Filip Relander, explică: „Am dezvoltat și antrenat un algoritm de regresie aleatoare de pădure (RF) pentru a corela morfologia formelor de undă ale pulsului cardiac obținute de NIRS cu presiunea intracraniană”.

Pentru a-și valida algoritmul, ei au efectuat teste preliminare într-un model preclinic. Ei au măsurat fluctuațiile ICP invazive și ale tensiunii arteriale, în timp ce profilau modificările concentrațiilor de hemoglobină. Ei au examinat apoi performanța semnalelor derivate din concentrația de hemoglobină și CBF pentru a examina îndeaproape acuratețea algoritmului lor.

Din punct de vedere al demonstrației de concept, rezultatele au fost foarte promițătoare. A existat o corelație ridicată între ICP estimat folosind algoritmul RF și ICP real măsurat folosind tehnici invazive.

Am arătat, validând rezultatele cu date ICP invazive, că algoritmul RF antrenat aplicat formelor de undă cardiace bazate pe NIRS poate fi utilizat pentru a estima ICP cu un grad ridicat de precizie.”

Jana Kainerstorfer, profesor asociat de inginerie biomedicală la CMU și autor principal al studiului

În plus, rezultatele au arătat că algoritmul RF ar putea interpreta caracteristicile formei de undă extrase atât din NIRS, cât și din DCS, evidențiind capacitatea de utilizare a acestuia.

Parametrii utilizați în algoritm pot fi obținuți din măsurători NIRS, combinate cu electrocardiograme și tensiune arterială medie, care sunt utilizate în mod regulat pentru evaluarea clinică. Prin urmare, dacă această platformă bazată pe RF poate oferi măsurători ICP robuste în studiile umane ulterioare, potențialul său de utilizare clinică ar fi enorm. Potrivit editorului asociat Neurophotonics Rickson C. Mesquita, profesor la Universitatea din Campinas, „Evaluarea non-invazivă a ICP este de mare valoare pentru monitorizarea pacienților în stare critică, cum ar fi pacienții aflați în terapie intensivă. Viitorul NIRS în acest domeniu este incitant!”.

Sursă:

SPIE – Societatea Internationala pentru Optica si Fotonica

Referinţă:

Relander, FAJ, et al. (2022) Utilizarea spectroscopiei în infraroșu apropiat și a unui regresor forestier aleatoriu pentru a estima presiunea intracraniană. Neurofotonica. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

.