Optický neuromonitor cerebrálního metabolismu kyslíku a průtoku krve pro neonatologii (BabyLux)

Cílem projektu BabyLux je poskytnout přesné, přesné a robustní zařízení pro nepřetržité monitorování mozkového metabolismu kyslíku a průtoku krve u kriticky nemocných novorozenců. Toho bude dosaženo kombinací časově rozlišené blízké infračervené spektroskopie (TRS) s nově vyvinutou difuzní korelační spektroskopií (DCS) v jediném zařízení. Inovativní aspekty projektu souvisejí s využitím pokročilých řešení, založených na nejmodernějších fotonických komponentách, které již byly testovány v laboratorních a klinických testech na dospělých.

Časově rozlišená blízko-infračervená spektroskopie a difúzní korelační spektroskopie

Navrhované řešení bude integrovat dvě pokročilé fotonické techniky, TRS a DCS. Obě techniky spoléhají na použití sondy z optických vláken (senzoru), která osvětluje velmi nízkým výkonem blízké infračervené světlo na pokožku hlavy a shromažďuje difuzně odražený optický signál, který se šíří pokožkou hlavy a lebkou, a proto přenáší informace do hlubších vrstev hlavy. kortikální oblast. Rozdílná absorpční spektra okysličeného a odkysličeného hemoglobinu v blízké infračervené oblasti umožňují neinvazivní monitorování těchto dvou druhů v kortikální tkáni.

Prototypy TRS a DCS jsou dostupné a byly technicky testovány v laboratorních podmínkách a úspěšně validovány během preklinických zkoušek na dospělých dobrovolnících a pacientech.

Měřené parametry TRS/DCS

TRS měří útlum a časové rozšíření relativně krátkých světelných pulzů (trvání pulzu ~100 ps) přes difuzní médium (např. hlava novorozence). TRS má schopnost rozlišit délky cest (nebo ekvivalentně doby průletů) fotonů, které se šířily tkáněmi. To umožňuje TRS oddělit koeficienty absorpce a rozptylu, což umožňuje absolutní měření, a využívat časové hradlování délek cest ke zdůraznění signálů z hlubších tkání. To je zvláště důležité pro oddělení intra- a extracerebrálních signálů pro monitorování mozku.

DCS spoléhá na skutečnost, že časová korelace světelných polí v zakaleném prostředí se také řídí difúzní rovnicí, i když mírně odlišnou, než se používá pro TRS. DCS tedy sdílí výhody pronikání světla jako TRS, ale protože DCS explicitně měří pohyb červených krvinek, poskytuje přímé měření veličin, jako je cerebrální krevní průtok (CBF).

Specifická kombinace DCS a TRS umožňuje posouzení cerebrálního kyslíkového metabolismu a CBF v kompletním (tj. CBF a oxygenace jsou poskytovány současně a nezávisle, jsou přesné (tj. na základě absolutních měření optických parametrů) a robustní (tj. potenciálně méně ovlivněny artefakty souvisejícími s povrchovou systémovou aktivitou nebo pohyby senzorů/hlavy).

Cílem této studie je provést klinická měření pomocí přístroje BabyLux v různých klinických reálných podmínkách, aby byla ověřena tato nová technologie z hlediska proveditelnosti, opakovatelnosti měření a uživatelské přívětivosti v novorozenecké medicíně.

Systém BabyLux je testován ve čtyřech různých reálných nastaveních pro měření:

1. Zvýšení okysličení a změna průtoku krve během minut po narození pro upřesnění očekávaného rozsahu měření;
2. Přesnost a opakovatelnost měření opakovaným opakovaným přiložením senzoru NIRS na mírně odlišná místa hlavy v relativně stabilním stavu;
3. Reaktivita mozkových cév na napětí arteriálního oxidu uhličitého u mechanicky ventilovaných novorozenců ke sledování indukovaných změn v průtoku krve mozkem;
4. Uživatelská přívětivost a ztráta signálu v situacích běžné péče (např. během 24hodinového sledování novorozenců podstupujících intenzivní péči).