Undersøke forholdet mellom intrakranielt trykk og cerebral blodstrøm ved bruk av nær-infrarød diffus korrelasjonsspektroskopi (ICP-CBF)

Cerebral autoregulering (CA) er den komplekse prosessen der kroppen opprettholder konstant blodstrøm til hjernen (cerebral blodstrøm, CBF) over et bredt spekter av gjennomsnittlige arterielle trykk (MAP) for å gi konstant oksygenering og næringstilførsel til hjernevevet. Ved å balansere blod- og cerebrospinalvæsketrykket (CSF), stabiliserer CA dynamisk cerebralt perfusjonstrykk (CPP) og dermed blodstrømmen. Uordnet CA kan føre til redusert oksygen- og næringstilførsel til hjernevevet som fører til hypoksisk og iskemisk skade som resulterer i betydelig sykelighet og dødelighet.

Høyt intrakranielt trykk (ICP) er ofte assosiert med sviktende CA. Derfor overvåkes ICP rutinemessig hos pasienter som lider av traumatisk hjerneskade (TBI) og andre tilstander som kan resultere i CA-svikt. Økt ICP bidrar til de fleste dødelighetene etter alvorlig TBI. Alle tilgjengelige ICP-overvåkingssystemer krever innsetting av en elektrisk eller pneumatisk transduser i kraniehulen, vanligvis plassert i hjerneparenkymet, men av og til inn i det subdurale rommet (mellom hjernen og skallen) eller inn i ventriklene. Dette utføres foreløpig kun av nevrokirurger og medfører en liten, men betydelig risiko for blødning eller infeksjon.

Ikke-invasiv ICP og dermed CA-overvåking vil eliminere risikoen for komplikasjoner, kunne brukes av alt helsepersonell, ville utvide bruken til utenfor sykehus og kan utvide utvalget av tilstander for å dra nytte av ICP-overvåking.

Dette prosjektet piloterer en tilnærming for å utvide vår forståelse av det grunnleggende fysiologiske samspillet mellom intrakranielt trykk, arterielt blodtrykk og cerebral blodstrøm hos voksne innlagte pasienter.

En nylig utviklet form for nær-infrarød (NIR) optisk sensing kjent som Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) gir en mulighet til å undersøke cerebral blodstrøm ved sengekanten kontinuerlig. DCS måler blodstrømmen i mikrovaskulaturen i hjernen ved å bestemme en blodstrømsindeks (BFi).

En lignende teknologi basert på nær-infrarød spektroskopi (NIRS), ble nylig brukt av sjefsetterforskeren i samme populasjon på samme måte som i det nåværende forslaget (IRAS ID: 219476, godkjent av East of England - Cambridge Central Research Etisk komité (18/EE/0276) 14.02.19). Vi har derfor lang erfaring med arbeid med optiske instrumenter i disse pasientgruppene.

I dette forslaget vil vi bruke et tilpasset DCS-forskningsinstrument. Dette forskningsinstrumentet er designet for å måle mikrovaskulær cerebral blodstrøm for nevrovitenskap og nevrologiske forskningsapplikasjoner. Selv om denne enheten er et skreddersydd instrument, bygget med denne studien i tankene, er den basert på etablerte forskningsteknologier og har blitt testet med suksess i mer enn 20 friske frivillige og i en rekke kvalitetskontrolleksperimenter til dags dato. Den bruker en pannemontert optisk sonde som inneholder nær-infrarøde lyskilder som kan belyse hjernevevet ikke-invasivt og kontinuerlig. Lysets bane i hjernevevet moduleres av blodstrømmen i den cerebrale mikrovaskulaturen, og den blir til slutt absorbert eller tilbakespredt. Det tilbakespredte lyset samles på et annet punkt i sonden.

Samspillet mellom gjennomsnittlig arterielt blod (MAP) (målt ved hjelp av et intraarterielt kateter (en del av normal medisinsk behandling for pasienter på ITU) eller en ikke-invasiv fingermansjett) og ICP påvirker morfologien til den pulserende strømmen i cerebral mikrovaskulær, så analysen av disse signalene unisont vil hjelpe oss å bedre forstå forholdet mellom ICP (som måles klinisk), MAP (som måles klinisk) og cerebral blodstrøm (som ikke er det). Dette kan igjen bidra til å støtte ny forskning på behandling av hodeskade, spesielt ICP-målrettede behandlingsregimer. Til syvende og sist kan dette føre til betydelige forbedringer i sekundær skaderelatert dødelighet, lengde på sykehusopphold og redusert posttraume funksjonshemming. I tillegg kan monitorens ikke-invasive natur utvide rekkevidden av medisinske tilstander som kan ha nytte av ICP- og CA-overvåking, inkludert hjerneslag, hjernesvulstovervåking, hydrocephalus, prehospital behandling av traumepasienter, rutinemessige anestesi- og ICU-overvåkingssystemer og screening av pasienter med hodepine i primærhelsetjenesten.

I tillegg, hvis den lykkes utviklet, vil denne teknologien sannsynligvis være ekstremt relevant for lav- og mellominntektsland der tilgangen til nevrokirurger (og dermed ICP-overvåking) er ekstremt begrenset.