Un neuromonitor óptico del metabolismo del oxígeno cerebral y el flujo sanguíneo para neonatología (BabyLux)

El proyecto BabyLux tiene como objetivo proporcionar un dispositivo preciso, preciso y robusto para monitorear continuamente el metabolismo del oxígeno cerebral y el flujo sanguíneo en recién nacidos en estado crítico. Esto se logrará combinando la espectroscopia de infrarrojo cercano (TRS) resuelta en el tiempo con la espectroscopia de correlación difusa (DCS) recientemente desarrollada en un solo dispositivo. Los aspectos innovadores del proyecto están relacionados con el uso de soluciones avanzadas, basadas en componentes fotónicos de última generación, que ya han sido probados en laboratorio y ensayos clínicos en adultos.

Espectroscopia de infrarrojo cercano de resolución temporal y espectroscopia de correlación difusa

La solución propuesta integrará dos técnicas fotónicas avanzadas, TRS y DCS. Ambas técnicas se basan en el uso de una sonda de fibra óptica (sensor) para iluminar con luz infrarroja cercana de muy baja potencia el cuero cabelludo y recoger la señal óptica reflejada de forma difusa que se ha propagado a través del cuero cabelludo y el cráneo y, por lo tanto, lleva información a las profundidades más profundas. región cortical. Los diferentes espectros de absorción de la hemoglobina oxigenada y desoxigenada en el rango del infrarrojo cercano permiten la monitorización no invasiva de las dos especies en el tejido cortical.

Los prototipos de TRS y DCS están disponibles y se han probado técnicamente en entornos de laboratorio y se han validado con éxito durante ensayos preclínicos en voluntarios y pacientes adultos.

Parámetros TRS/DCS medidos

TRS mide la atenuación y la ampliación temporal de pulsos de luz relativamente cortos (duración del pulso ~100 ps) a través de un medio difusivo (por ejemplo, la cabeza de un recién nacido). TRS tiene la capacidad de resolver longitudes de trayectoria (o tiempo de vuelo equivalente) de fotones que se han propagado a través de los tejidos. Esto permite que TRS separe los coeficientes de absorción y dispersión, lo que permite realizar mediciones absolutas, y utilizar la sincronización temporal de las longitudes de trayectoria para enfatizar las señales de los tejidos más profundos. Esto es particularmente importante para separar las señales intra y extra cerebrales para la monitorización del cerebro.

DCS se basa en el hecho de que la correlación temporal de los campos de luz en medios turbios también obedece a una ecuación de difusión, aunque ligeramente diferente a la utilizada para TRS. Por lo tanto, DCS comparte las ventajas de penetración de la luz de TRS, pero dado que DCS mide explícitamente el movimiento de los glóbulos rojos, proporciona una medida directa de cantidades como el flujo sanguíneo cerebral (CBF).

La combinación específica de DCS y TRS permite la evaluación del metabolismo de oxígeno cerebral y CBF en un completo (es decir, El CBF y la oxigenación se proporcionan de forma simultánea e independiente), precisos (es decir, basados ​​en mediciones absolutas de parámetros ópticos) y robustos (es decir, potencialmente menos afectado por artefactos relacionados con la actividad sistémica superficial o los movimientos del sensor/cabeza).

El objetivo de este estudio es realizar mediciones clínicas utilizando el instrumento BabyLux en diferentes entornos clínicos de la vida real para validar esta nueva tecnología en términos de viabilidad, repetibilidad de las mediciones y facilidad de uso en medicina neonatal.

El sistema BabyLux se prueba en cuatro entornos diferentes de la vida real para medir:

1. El aumento de la oxigenación y el cambio en el flujo sanguíneo durante los minutos posteriores al nacimiento para especificar el rango esperado de medición;
2. La precisión y repetibilidad de las mediciones al volver a aplicar el sensor NIRS varias veces en sitios ligeramente diferentes de la cabeza en una condición relativamente estable;
3. La vasorreactividad cerebral a la tensión de dióxido de carbono arterial en recién nacidos ventilados mecánicamente para monitorear los cambios inducidos en el flujo sanguíneo cerebral;
4. La facilidad de uso y la pérdida de señal en situaciones de atención de rutina (por ejemplo, durante el seguimiento de 24 horas de los recién nacidos en cuidados intensivos).