新生児学のための脳酸素代謝と血流の光学ニューロモニター (BabyLux)

BabyLux プロジェクトの目的は、重症の新生児の脳の酸素代謝と血流を継続的に監視するための正確で正確かつ堅牢なデバイスを提供することです。 これは、時間分解近赤外分光法 (TRS) と新たに開発された拡散相関分光法 (DCS) を単一のデバイスで組み合わせることによって達成されます。 このプロジェクトの革新的な側面は、最先端のフォトニック コンポーネントに基づいた高度なソリューションの使用に関連しています。これらのソリューションは、すでに実験室および成人の臨床試験でテストされています。

時間分解近赤外分光法と拡散相関分光法

提案されたソリューションは、TRS と DCS という 2 つの高度なフォトニック技術を統合します。 どちらの技術も、光ファイバー プローブ (センサー) を使用して、非常に低出力の近赤外光で頭皮を照らし、頭皮と頭蓋骨を介して伝播した拡散的に反射された光信号を収集することに依存しています。皮質領域。 近赤外線範囲での酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの異なる吸収スペクトルにより、皮質組織内の 2 つの種の非侵襲的モニタリングが可能になります。

TRS および DCS のプロトタイプが利用可能であり、ラボ環境で技術的にテストされ、成人ボランティアおよび患者に対する前臨床試験で正常に検証されています。

測定された TRS/DCS パラメータ

TRS は、拡散媒体 (新生児の頭など) を通過する比較的短い光パルス (パルス持続時間 ~100 ps) の減衰と時間的広がりを測定します。 TRS には、組織を介して伝播した光子の経路長 (または同等の飛行時間) を解決する機能があります。 これにより、TRS は吸収係数と散乱係数を分離して絶対測定を可能にし、経路長の時間ゲーティングを利用してより深い組織からの信号を強調することができます。 これは、脳のモニタリングのために脳内信号と脳外信号を分離するために特に重要です。

DCS は、TRS に使用されるものとはわずかに異なりますが、濁った媒体内の光場の時間的相関も拡散方程式に従うという事実に依存しています。 したがって、DCS は TRS の光透過の利点を共有しますが、DCS は赤血球の動きを明示的に測定するため、脳血流 (CBF) などの量を直接測定できます。

DCS と TRS の特定の組み合わせにより、脳の酸素代謝と CBF を完全に評価できます (つまり、 CBF と酸素化は同時に独立して提供されます)、正確 (つまり、光学パラメーターの絶対測定値に基づく)、堅牢 (つまり、 表面的な全身活動またはセンサー/頭の動きに関連するアーティファクトの影響を受けにくい可能性があります)。

この研究の目的は、さまざまな臨床現場で BabyLux 装置を使用して臨床測定を行い、新生児医療におけるこの新しい技術の実現可能性、測定の再現性、使いやすさを検証することです。

BabyLux システムは、測定のために 4 つの異なる実際の設定でテストされています。

1. 期待される測定範囲を特定するために、生後数分間の酸素化の増加と血流の変化。
2. 比較的安定した状態で、頭部のわずかに異なる部位にNIRSセンサーを数回再適用することによる測定の精度と再現性。
3. 脳血流の誘発変化をモニターするための、機械的に人工呼吸された新生児の動脈血二酸化炭素張力に対する脳血管反応性。
4. 日常的なケア状況での使いやすさと信号の損失 (例: 集中治療を受けている新生児の 24 時間モニタリング中)。