Zkoumání vztahu mezi intrakraniálním tlakem a průtokem krve mozkem pomocí blízké infračervené difuzní korelační spektroskopie (ICP-CBF)

Cerebrální autoregulace (CA) je komplexní proces, při kterém tělo udržuje konstantní průtok krve mozkem (cerebrální průtok krve, CBF) v širokém rozsahu středních arteriálních tlaků (MAP), aby bylo zajištěno stálé okysličení a zásobování mozkové tkáně. Vyrovnáváním tlaku krve a mozkomíšního moku (CSF) CA dynamicky stabilizuje cerebrální perfuzní tlak (CPP) a tím i průtok krve. Porucha CA může mít za následek sníženou dodávku kyslíku a živin do mozkové tkáně, což vede k hypoxickému a ischemickému poškození, které má za následek významnou morbiditu a mortalitu.

Vysoký intrakraniální tlak (ICP) je často spojen se selháním CA. Proto je ICP rutinně monitorován u pacientů trpících traumatickým poraněním mozku (TBI) a dalšími stavy, které mohou vést k selhání CA. Zvýšená ICP přispívá k většině úmrtí po těžké TBI. Všechny v současnosti dostupné ICP monitorovací systémy vyžadují vložení elektrického nebo pneumatického měniče do lebeční dutiny, obvykle umístěné v mozkovém parenchymu, ale příležitostně do subdurálního prostoru (mezi mozkem a lebkou) nebo do komor. To v současnosti provádějí pouze neurochirurgové a nese to malé, ale významné riziko krvácení nebo infekce.

Neinvazivní monitorování ICP a potažmo CA by eliminovalo riziko komplikací, mohlo by být používáno všemi zdravotnickými pracovníky, rozšířilo by použití i mimo nemocniční prostředí a mohlo by rozšířit řadu stavů, které budou přínosem z monitorování ICP.

Tento projekt pilotuje přístup k rozšíření našeho chápání základní fyziologické souhry mezi intrakraniálním tlakem, arteriálním krevním tlakem a průtokem krve mozkem u dospělých hospitalizovaných pacientů.

Nedávno vyvinutá forma blízkého infračerveného (NIR) optického snímání známá jako difúzní korelační spektroskopie (DCS) nabízí příležitost nepřetržitě zkoumat průtok krve mozkem u lůžka. DCS měří průtok krve v mikrovaskulatuře mozku stanovením indexu průtoku krve (BFi).

Podobnou technologii založenou na blízké infračervené spektroskopii (NIRS) nedávno úspěšně aplikoval hlavní řešitel ve stejné populaci stejným způsobem jako v současném návrhu (IRAS ID: 219476, schváleno East of England – Cambridge Central Research Etická komise (18/EE/0276) dne 14.2.19). Máme proto rozsáhlé zkušenosti s prací s optickými nástroji u těchto skupin pacientů.

V tomto návrhu použijeme vlastní výzkumný nástroj DCS. Tento výzkumný nástroj je navržen pro měření mikrovaskulárního cerebrálního průtoku krve pro aplikace v neurovědách a neurologickém výzkumu. I když je toto zařízení nástrojem na míru, postaveným s ohledem na tuto studii, je založeno na zavedených výzkumných technologiích a bylo dosud úspěšně testováno na více než 20 zdravých dobrovolnících a v řadě experimentů kontroly kvality. Využívá optickou sondu namontovanou na čelo, která obsahuje blízké infračervené zdroje světla, které dokážou neinvazivně a nepřetržitě osvětlovat mozkovou tkáň. Dráha světla v mozkové tkáni je modulována průtokem krve v mozkové mikrovaskulatuře a je nakonec absorbována nebo zpětně rozptýlena. Zpětně rozptýlené světlo se shromažďuje v jiném bodě sondy.

Vzájemné působení mezi střední arteriální krví (MAP) (měřeno pomocí intraarteriálního katétru (součást běžné lékařské péče o pacienty na ITU) nebo neinvazivní manžetou na prst) a ICP ovlivňuje morfologii pulzačního toku v cerebrální mikrovaskulární, takže analýza těchto signálů v souzvuku nám pomůže lépe porozumět vztahu mezi ICP (který se měří klinicky), MAP (který se měří klinicky) a průtokem krve mozkem (který se neměří). To by zase mohlo pomoci podpořit nový výzkum léčby poranění hlavy, zejména léčebné režimy cílené na ICP. V konečném důsledku by to mohlo vést k významnému zlepšení úmrtnosti na sekundární úrazy, délky hospitalizace a snížení posttraumatické invalidity. Kromě toho by neinvazivní povaha monitoru mohla rozšířit rozsah zdravotních stavů, které mohou mít prospěch z monitorování ICP a CA, včetně mrtvice, sledování mozkových nádorů, hydrocefalu, přednemocniční péče o pacienty s traumatem, rutinních anestetik a monitorovacích systémů na JIP a screeningu pacientů s bolestí hlavy v primární péči.

Kromě toho, bude-li tato technologie úspěšně vyvinuta, bude pravděpodobně extrémně relevantní pro země s nízkými a středními příjmy, kde je přístup k neurochirurgům (a tedy monitorování ICP) extrémně omezený.