Az agyi oxigénanyagcsere és a véráramlás optikai neuromonitora az újszülöttgyógyászat számára (BabyLux)

A BabyLux projekt célja, hogy egy precíz, pontos és robusztus eszközt biztosítson a kritikus állapotú újszülöttek agyi oxigén metabolizmusának és véráramlásának folyamatos monitorozására. Ez az időfelbontású közeli infravörös spektroszkópia (TRS) és az újonnan kifejlesztett diffúz korrelációs spektroszkópia (DCS) egyetlen eszközben történő kombinálásával érhető el. A projekt innovatív szempontjai a legkorszerűbb fotonikus komponenseken alapuló korszerű megoldások alkalmazásához kapcsolódnak, amelyeket laboratóriumi és klinikai tesztek során már teszteltek felnőtteken.

Időfelbontású közeli infravörös spektroszkópia és diffúz korrelációs spektroszkópia

A javasolt megoldás két fejlett fotonikus technikát, a TRS-t és a DCS-t fog integrálni. Mindkét technika egy optikai szálas szondán (szenzoron) alapul, amely nagyon kis teljesítményű közeli infravörös fénnyel világítja meg a fejbőrt, és összegyűjti a diffúzívan visszavert optikai jelet, amely a fejbőrön és a koponyán keresztül terjedt, és így információt hordoz a mélyebbről. kérgi régió. Az oxigenizált és deoxigénezett hemoglobin eltérő abszorpciós spektruma a közeli infravörös tartományban lehetővé teszi a két faj non-invazív monitorozását a kérgi szövetben.

Rendelkezésre állnak a TRS és DCS prototípusok, amelyeket műszakilag teszteltek laboratóriumi körülmények között, és sikeresen validálták őket felnőtt önkénteseken és betegeken végzett preklinikai vizsgálatok során.

Mért TRS/DCS paraméterek

A TRS méri a viszonylag rövid fényimpulzusok (az impulzus időtartama ~100 ps) csillapítását és időbeli kiszélesedését egy diffúz közegen (pl. újszülött fején) keresztül. A TRS képes feloldani a szöveteken keresztül terjedő fotonok úthosszát (vagy ezzel egyenértékű repülési idejét). Ez lehetővé teszi a TRS számára, hogy elkülönítse az abszorpciós és szórási együtthatókat, lehetővé téve az abszolút méréseket, és használja az úthosszak időkapását a mélyebb szövetekből érkező jelek kiemelésére. Ez különösen fontos az agyon belüli és az agyon kívüli jelek szétválasztásához az agy megfigyeléséhez.

A DCS arra a tényre támaszkodik, hogy a fénymezők időbeli korrelációja zavaros közegben szintén diffúziós egyenletnek engedelmeskedik, bár kissé eltérő, mint a TRS esetében. Így a DCS osztja a TRS fénypenetrációs előnyeit, de mivel a DCS kifejezetten méri a vörösvértestek mozgását, közvetlen mérést biztosít a mennyiségekről, például az agyi véráramlásról (CBF).

A DCS és a TRS specifikus kombinációja lehetővé teszi az agyi oxigén metabolizmus és a CBF teljes (pl. A CBF és az oxigenizáció egyszerre és egymástól függetlenül biztosított, pontos (az optikai paraméterek abszolút mérésén alapul) és robusztus (pl. potenciálisan kevésbé érintik a felületes szisztémás tevékenységgel vagy az érzékelő/fej mozgásával kapcsolatos műtermékek) módon.

E tanulmány célja klinikai mérések elvégzése a BabyLux műszerrel különböző klinikai valós körülmények között, hogy validálják ezt az új technológiát a megvalósíthatóság, a mérések megismételhetősége és az újszülöttgyógyászatban a felhasználóbarátság szempontjából.

A BabyLux rendszert négy különböző, valós élethelyzetben tesztelik a mérés érdekében:

1. Az oxigénellátás növekedése és a véráramlás változása a születés utáni percekben a várható mérési tartomány meghatározásához;
2. A mérések pontossága és megismételhetősége a NIRS érzékelő többszöri ismételt felhelyezésével a fej kissé eltérő helyein, viszonylag állandó állapotban;
3. Az agyi vaso-reaktivitás az artériás szén-dioxid feszültséggel szemben mechanikusan lélegeztetett újszülötteknél az agyi véráramlás indukált változásainak nyomon követésére;
4. A felhasználóbarátság és a jel elvesztése rutin ápolási helyzetekben (pl. intenzív kezelés alatt álló újszülöttek 24 órás megfigyelése során).