Badanie związku między ciśnieniem wewnątrzczaszkowym a mózgowym przepływem krwi za pomocą spektroskopii korelacyjnej rozproszonej w bliskiej podczerwieni (ICP-CBF)

Autoregulacja mózgowa (CA) to złożony proces, podczas którego organizm utrzymuje stały dopływ krwi do mózgu (mózgowy przepływ krwi, CBF) w szerokim zakresie średnich ciśnień tętniczych (MAP), w celu zapewnienia stałego dotlenienia i zaopatrzenia tkanki mózgowej w składniki odżywcze. Równoważąc ciśnienie krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF), CA dynamicznie stabilizuje ciśnienie perfuzji mózgowej (CPP), a tym samym przepływ krwi. Zaburzona CA może skutkować zmniejszonym dostarczaniem tlenu i składników odżywczych do tkanki mózgowej, co prowadzi do uszkodzeń niedotlenienia i niedokrwienia, co skutkuje znaczną zachorowalnością i śmiertelnością.

Wysokie ciśnienie wewnątrzczaszkowe (ICP) często wiąże się z niepowodzeniem CA. Dlatego też ICP jest rutynowo monitorowane u pacjentów cierpiących na urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) i inne schorzenia, które mogą skutkować niepowodzeniem CA. Podwyższony ICP jest przyczyną większości zgonów w następstwie ciężkiego TBI. Wszystkie obecnie dostępne systemy monitorowania ICP wymagają wprowadzenia przetwornika elektrycznego lub pneumatycznego do jamy czaszki, zwykle umiejscowionej w miąższu mózgu, ale czasami w przestrzeni podtwardówkowej (między mózgiem a czaszką) lub w komorach. Obecnie jest to wykonywane wyłącznie przez neurochirurgów i wiąże się z niewielkim, ale znaczącym ryzykiem krwotoku lub infekcji.

Nieinwazyjne monitorowanie ICP, a co za tym idzie, CA, wyeliminowałoby ryzyko powikłań, mogłoby być stosowane przez wszystkich pracowników służby zdrowia, rozszerzyłoby zastosowanie poza szpitalem i mogłoby rozszerzyć zakres schorzeń, w których można skorzystać z monitorowania ICP.

Projekt ten stanowi pilotażowe podejście mające na celu poszerzenie naszej wiedzy na temat podstawowych fizjologicznych zależności pomiędzy ciśnieniem wewnątrzczaszkowym, ciśnieniem tętniczym i mózgowym przepływem krwi u dorosłych pacjentów hospitalizowanych.

Niedawno opracowana forma wykrywania optycznego w bliskiej podczerwieni (NIR), znana jako spektroskopia korelacji rozproszonej (DCS), oferuje możliwość ciągłego badania mózgowego przepływu krwi przy łóżku. DCS mierzy przepływ krwi w mikrokrążeniu mózgu poprzez określenie wskaźnika przepływu krwi (BFi).

Podobna technologia oparta na spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) została niedawno z powodzeniem zastosowana przez głównego badacza w tej samej populacji w taki sam sposób, jak w obecnej propozycji (IRAS ID: 219476, zatwierdzony przez East of England - Cambridge Central Research Komisja ds. Etyki (18/EE/0276) w dniu 14.02.19). Dlatego też mamy duże doświadczenie w pracy z instrumentami optycznymi w tych grupach pacjentów.

W tej propozycji użyjemy niestandardowego instrumentu badawczego DCS. To narzędzie badawcze zostało zaprojektowane do pomiaru mikronaczyniowego przepływu krwi w mózgu do zastosowań w neurologii i badaniach neurologicznych. Chociaż to urządzenie jest instrumentem wykonanym na zamówienie, zbudowanym z myślą o tym badaniu, opiera się ono na ustalonych technologiach badawczych i zostało pomyślnie przetestowane na ponad 20 zdrowych ochotnikach oraz w szeregu eksperymentów kontroli jakości. Wykorzystuje zamontowaną na czole sondę optyczną zawierającą źródła światła bliskiej podczerwieni, które mogą oświetlać tkankę mózgową w sposób nieinwazyjny i ciągły. Ścieżka światła w tkance mózgowej jest modulowana przez przepływ krwi w naczyniach mikronaczyniowych mózgu i ostatecznie jest ono absorbowane lub rozpraszane wstecznie. Światło rozproszone wstecznie jest zbierane w innym punkcie sondy.

Wzajemne oddziaływanie średniej krwi tętniczej (MAP) (mierzonej za pomocą cewnika dotętniczego (część normalnej opieki medycznej nad pacjentami na OIT) lub nieinwazyjnego mankietu na palec) i ICP wpływa na morfologię pulsacyjnego przepływu w mikrokrążenie mózgowe, zatem wspólna analiza tych sygnałów pomoże nam lepiej zrozumieć związek pomiędzy ICP (mierzonym klinicznie), MAP (mierzonym klinicznie) i mózgowym przepływem krwi (który nie jest mierzony). To z kolei może pomóc we wsparciu nowych badań nad leczeniem urazów głowy, w szczególności schematów leczenia ukierunkowanych na ICP. Ostatecznie może to prowadzić do znacznej poprawy śmiertelności związanej z wtórnymi urazami, wydłużenia pobytu w szpitalu i zmniejszenia niepełnosprawności pourazowej. Ponadto nieinwazyjny charakter monitora może rozszerzyć zakres schorzeń, w przypadku których monitorowanie ICP i CA może przynieść korzyści, w tym udar, monitorowanie guza mózgu, wodogłowie, opieka przedszpitalna nad pacjentami po urazach, rutynowe systemy monitorowania znieczulenia i OIOM oraz badania przesiewowe pacjentów z bólem głowy w podstawowej opiece zdrowotnej.

Ponadto, jeśli technologia ta pomyślnie się rozwinie, będzie prawdopodobnie niezwykle istotna w krajach o niskich i średnich dochodach, gdzie dostęp do neurochirurgów (a tym samym monitorowanie ICP) jest niezwykle ograniczony.