Undersøgelse af forholdet mellem intrakranielt tryk og cerebral blodstrøm ved hjælp af nær-infrarød diffus korrelationsspektroskopi (ICP-CBF)

Cerebral autoregulering (CA) er den komplekse proces, hvorved kroppen opretholder konstant blodgennemstrømning til hjernen (cerebral blodgennemstrømning, CBF) over en bred vifte af middelarterielle tryk (MAP) for at give konstant iltning og næringstilførsel til hjernevæv. Ved at balancere blod- og cerebrospinalvæsketrykket (CSF), stabiliserer CA dynamisk cerebralt perfusionstryk (CPP) og dermed blodgennemstrømningen. Forstyrret CA kan resultere i reduceret ilt- og næringsstoftilførsel til hjernevævet, hvilket fører til hypoxisk og iskæmisk skade, hvilket resulterer i betydelig morbiditet og dødelighed.

Højt intrakranielt tryk (ICP) er ofte forbundet med svigtende CA. Derfor overvåges ICP rutinemæssigt hos patienter, der lider af traumatisk hjerneskade (TBI) og andre tilstande, som kan resultere i CA-svigt. Forhøjet ICP bidrager til størstedelen af ​​dødeligheden efter svær TBI. Alle aktuelt tilgængelige ICP-overvågningssystemer kræver indsættelse af en elektrisk eller pneumatisk transducer i kraniehulen, sædvanligvis placeret i hjerneparenkymet, men lejlighedsvis ind i det subdurale rum (mellem hjernen og kraniet) eller ind i ventriklerne. Dette udføres i øjeblikket kun af neurokirurger og indebærer en lille, men betydelig risiko for blødning eller infektion.

Ikke-invasiv ICP og dermed CA-monitorering ville eliminere risikoen for komplikationer, kunne bruges af alt sundhedspersonale, ville udvide brugen til uden for hospitalsmiljøer og kan udvide rækken af ​​tilstande for at drage fordel af ICP-monitorering.

Dette projekt piloterer en tilgang til at udvide vores forståelse af det grundlæggende fysiologiske samspil mellem intrakranielt tryk, arterielt blodtryk og cerebral blodgennemstrømning hos voksne indlagte patienter.

En nyligt udviklet form for nær-infrarød (NIR) optisk sensing kendt som Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) giver mulighed for kontinuerligt at undersøge cerebral blodgennemstrømning ved sengen. DCS måler blodgennemstrømningen i hjernens mikrovaskulatur ved at bestemme et blodgennemstrømningsindeks (BFi).

En lignende teknologi baseret på nær-infrarød spektroskopi (NIRS) blev for nylig med succes anvendt af Chief Investigator i samme population på samme måde som i det nuværende forslag (IRAS ID: 219476, godkendt af East of England - Cambridge Central Research Etisk komité (18/EE/0276) den 14/02/19). Vi har derfor stor erfaring med at arbejde med optiske instrumenter i disse patientgrupper.

I dette forslag vil vi bruge et brugerdefineret DCS-forskningsinstrument. Dette forskningsinstrument er designet til at måle mikrovaskulær cerebral blodgennemstrømning til neurovidenskab og neurologiske forskningsapplikationer. Selvom denne enhed er et skræddersyet instrument, bygget med denne undersøgelse i tankerne, er den baseret på etablerede forskningsteknologier og er blevet testet med succes i mere end 20 raske frivillige og i en række kvalitetskontroleksperimenter til dato. Den bruger en pandemonteret optisk sonde, der indeholder nær-infrarøde lyskilder, der kan belyse hjernevævet non-invasivt og kontinuerligt. Lysets vej inde i hjernevævet moduleres af blodstrømmen i den cerebrale mikrovaskulatur, og det absorberes i sidste ende eller spredes tilbage. Det tilbagespredte lys opsamles på et andet punkt i sonden.

Samspillet mellem middelarterielt blod (MAP) (målt ved hjælp af et intraarterielt kateter (en del af normal medicinsk behandling for patienter på ITU) eller en ikke-invasiv fingermanchet) og ICP påvirker morfologien af ​​det pulserende flow i cerebral mikrovaskulær, så analysen af ​​disse signaler i forening vil hjælpe os med bedre at forstå forholdet mellem ICP (som måles klinisk), MAP (som måles klinisk) og cerebral blodgennemstrømning (som ikke er det). Dette kan igen hjælpe med at understøtte ny forskning i håndtering af hovedskade, især ICP-målrettede behandlingsregimer. I sidste ende kan dette føre til betydelige forbedringer i sekundær skadesrelateret dødelighed, længde af hospitalsophold og reduceret posttraume-invaliditet. Derudover kan monitorens ikke-invasive karakter udvide rækken af ​​medicinske tilstande, der kan drage fordel af ICP- og CA-overvågning, herunder slagtilfælde, hjernetumorovervågning, hydrocephalus, præhospital pleje af traumepatienter, rutinemæssige anæstesi- og ICU-overvågningssystemer og screening af patienter med hovedpine i primærplejen.

Derudover, hvis den udvikles med succes, vil denne teknologi sandsynligvis være yderst relevant for lav- og mellemindkomstlande, hvor adgangen til neurokirurger (og dermed ICP-overvågning) er ekstremt begrænset.