Skoraj infrardeča spektroskopija lahko zagotovi stroškovno učinkovit način za neinvazivno spremljanje intrakranialnega tlaka

Skoraj infrardeča spektroskopija lahko zagotovi stroškovno učinkovit način za neinvazivno spremljanje intrakranialnega tlaka

Zvišanje intrakranialnega tlaka (ICP) je nevarno stanje, ki ga lahko povzročijo možganska krvavitev, možganski tumor, možganski edem, travmatska poškodba možganov in hidrocefalus. Spremljanje ICP je torej ključni vidik oskrbe bolnikov s temi boleznimi. Poleg tega so meritve ICP pomembne pri ocenjevanju cerebralnega perfuzijskega tlaka (CPP), indikatorja cerebralne avtoregulacije (CA).

CPP je povezan z delovanjem nevronov in nevrovaskularnim spajanjem, CA pa določa, kako možgani vzdržujejo stalen pretok krvi. Glede na te široke posledice in aplikacije pri kliničnem odločanju je natančno spremljanje ICP pomembno orodje za zdravljenje bolnikov. Čeprav so trenutna orodja za spremljanje ICP natančna, lahko povzročijo krvavitev ali okužbo in so zamudna.

Čeprav obstajajo neinvazivne alternative, imajo omejitve, kot so slaba posplošljivost, nizka napovedna zmogljivost in pomanjkanje zanesljivosti. Zato se difuzna korelacijska spektroskopija (DCS) in bližnja infrardeča spektroskopija (NIRS) pojavljata kot obetavni neinvazivni rešitvi. Predvsem ima NIRS več prednosti pred drugimi neinvazivnimi metodami: nizki stroški, združljivost ob postelji za dolgoročno in stalno spremljanje ter neodvisnost uporabnika.

V novi študiji, objavljeni v Neurophotonics, so raziskovalci na Univerzi Carnegie Mellon (CMU) uspešno uporabili napravo NIRS za stalno spremljanje sprememb koncentracije hemoglobina. Ekipa je gradila na prejšnjih raziskavah, v katerih so ocenili ICP iz značilnosti srčnih valov, izmerjenih z DCS, in tudi identificirali korelacijo med relativnimi spremembami koncentracije oksihemoglobina in ICP. Toda kako bi lahko izmerili ICP s podatki NIRS? Prvi avtor študije, Filip Relander, pojasnjuje: "Razvili in usposobili smo algoritem naključne gozdne (RF) regresije za korelacijo morfologije valovnih oblik srčnega utripa, pridobljenih z NIRS, z intrakranialnim tlakom."

Da bi potrdili svoj algoritem, so izvedli predklinične teste v predkliničnem modelu. Izmerili so nihanja invazivnega ICP in arterijskega krvnega tlaka, medtem ko so profilirali spremembe koncentracij hemoglobina. Nato so pregledali delovanje signalov, pridobljenih iz koncentracije hemoglobina in CBF, da bi natančno preučili natančnost njihovega algoritma.

Z vidika dokazovanja koncepta so bili rezultati zelo obetavni. Med ICP, ocenjenim z RF algoritmom, in dejanskim ICP, izmerjenim z invazivnimi tehnikami, je bila visoka korelacija.

S potrjevanjem rezultatov z invazivnimi podatki o ICP smo pokazali, da se lahko usposobljen RF algoritem, ki se uporablja za srčne valovne oblike na osnovi NIRS, uporabi za oceno ICP z visoko stopnjo natančnosti.«

Jana Kainerstorfer, izredna profesorica biomedicinskega inženirstva na CMU in višja avtorica študije

Poleg tega so rezultati pokazali, da RF algoritem lahko interpretira značilnosti valovne oblike, pridobljene iz NIRS in DCS, s čimer je poudarila njegovo uporabnost.

Parametre, uporabljene v algoritmu, je mogoče pridobiti iz meritev NIRS v kombinaciji z elektrokardiogrami in srednjim arterijskim krvnim tlakom, ki se redno uporabljajo za klinično oceno. Če lahko ta platforma, ki temelji na RF, zagotovi robustne meritve ICP v naslednjih študijah na ljudeh, bi bil njen potencial za klinično uporabo ogromen. Po mnenju pomočnika urednika Neurophotonics Ricksona C. Mesquite, profesorja na Univerzi v Campinasu, je "neinvazivna ocena ICP zelo pomembna za spremljanje bolnikov v kritičnem stanju, kot so bolniki na intenzivni negi. Prihodnost NIRS na tem področju je vznemirljiva!"

Vir:

SPIE – Mednarodno združenje za optiko in fotoniko

Referenca:

Relander, FAJ, et al. (2022) Uporaba bližnje infrardeče spektroskopije in naključnega gozdnega regresorja za oceno intrakranialnega tlaka. Nevrofotonika. doi.org/10.1117/1.NPh.9.4.045001.

.