En optisk neuromonitor af cerebral iltmetabolisme og blodgennemstrømning til neonatologi (BabyLux)

BabyLux-projektet har til formål at levere en præcis, præcis og robust enhed til kontinuerligt at overvåge cerebral oxygenmetabolisme og blodgennemstrømning hos kritisk syge nyfødte spædbørn. Dette vil blive opnået ved at kombinere tidsopløst nær-infrarød spektroskopi (TRS) med nyudviklet diffus korrelationsspektroskopi (DCS) i en enkelt enhed. De innovative aspekter af projektet er relateret til brugen af ​​avancerede løsninger, baseret på state-of-the-art fotoniske komponenter, som allerede er blevet testet i laboratorie- og kliniske test på voksne.

Tidsopløst nær-infrarød spektroskopi og diffus korrelationsspektroskopi

Den foreslåede løsning vil integrere to avancerede fotoniske teknikker, TRS og DCS. Begge teknikker er afhængige af brugen af ​​en optisk fibersonde (sensor) til at belyse hovedbunden med meget lav effekt nær-infrarødt lys og til at indsamle det diffust reflekterede optiske signal, der har forplantet sig gennem hovedbunden og kraniet, og derfor bærer information om de dybere cortical region. De forskellige absorptionsspektre af oxygeneret og deoxygeneret hæmoglobin i det nær-infrarøde område giver mulighed for non-invasiv overvågning af de to arter i det kortikale væv.

TRS- og DCS-prototyper er tilgængelige og er blevet teknisk testet i laboratoriemiljøer og med succes valideret under prækliniske forsøg på voksne frivillige og patienter.

Målte TRS/DCS parametre

TRS måler dæmpningen og den tidsmæssige udvidelse af relativt korte lysimpulser (pulsvarighed ~100 ps) gennem et diffusivt medium (f.eks. en nyfødts hoved). TRS har evnen til at opløse sti-længder (eller tilsvarende flyvetid) af fotoner, der har forplantet sig gennem vævene. Dette gør det muligt for TRS at adskille absorptions- og spredningskoefficienterne, hvilket giver mulighed for absolutte målinger, og at bruge time-gating af vejlængder til at understrege signaler fra dybere væv. Dette er især vigtigt for at adskille intra- og ekstra-cerebrale signaler til hjerneovervågning.

DCS er afhængig af, at tidslig korrelation af lysfelter i uklare medier også adlyder en diffusionsligning, omend en lidt anderledes end den, der bruges til TRS. DCS deler således lysgennemtrængningsfordelene ved TRS, men da DCS eksplicit måler røde blodlegemers bevægelse, giver det et direkte mål for mængder såsom cerebral blodgennemstrømning (CBF).

Den specifikke kombination af DCS og TRS giver mulighed for vurdering af cerebral oxygenmetabolisme og CBF i en komplet (dvs. CBF og oxygenering leveres samtidigt og uafhængigt), nøjagtige (dvs. baseret på absolutte målinger af optiske parametre) og robuste (dvs. potentielt mindre påvirket af artefakter relateret til overfladisk systemisk aktivitet eller sensor/hovedbevægelser).

Formålet med denne undersøgelse er at udføre kliniske målinger ved hjælp af BabyLux-instrumentet i forskellige kliniske virkelige omgivelser for at validere denne nye teknologi med hensyn til gennemførlighed, repeterbarhed af målinger og brugervenlighed inden for neonatal medicin.

BabyLux-systemet er testet i fire forskellige virkelige indstillinger for at måle:

1. Forøgelsen af ​​iltningen og ændringen i blodgennemstrømningen i minutterne efter fødslen for at specificere det forventede måleområde;
2. Præcisionen og repeterbarheden af ​​målinger ved at genanvende NIRS-sensoren flere gange på lidt forskellige steder i hovedet i en relativt stabil tilstand;
3. Den cerebrale vasoreaktivitet over for arteriel kuldioxidspænding hos mekanisk ventilerede nyfødte for at overvåge inducerede ændringer i cerebral blodgennemstrømning;
4. Brugervenlighed og signaltab i rutinemæssige plejesituationer (f.eks. under 24-timers overvågning af nyfødte under intensiv behandling).