Crainio Nieinwazyjny monitor ICP do TBI

U pacjentów cierpiących na urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) rutynowo monitoruje się ciśnienie wewnątrzczaszkowe (ICP). Podwyższone ICP może skutkować uciskiem naczyń mózgowych, a w konsekwencji zmniejszeniem dostarczania tlenu i składników odżywczych do mózgu, co prowadzi do znacznej zachorowalności i śmiertelności. W rzeczywistości podwyższone ICP jest najczęstszą przyczyną śmierci u pacjentów z ciężkim TBI.

Standardowe monitorowanie ICP wymaga wprowadzenia śruby czaszkowej do czaszki, przez którą wprowadza się przetwornik elektryczny. Alternatywnie, cewnik dokomorowy wprowadza się przez otwór zadziorowy. Obie metody monitorowania wiążą się z ryzykiem krwotoku i infekcji, a także opóźnieniami w ustanowieniu monitorowania w sytuacjach nagłych i ograniczeniem go do szpitali, w których przeprowadza się zabiegi neurochirurgiczne.

W ostatnich latach przeprowadzono wiele badań mających na celu znalezienie metody nieinwazyjnego pomiaru ciśnienia wewnątrzczaszkowego (nICP), obejmującego pomiar ciśnienia w żyłach siatkówki, pomiar przemieszczenia błony bębenkowej, przezczaszkową ultrasonografię dopplerowską i rozwiązania oparte na obrazowaniu. Wszystkie te metody wymagają znacznej interwencji użytkownika i nie mają charakteru ciągłego.

Celem tego projektu jest zebranie sygnałów fotopletyzmogramu mózgowego i jednoczesnych inwazyjnych pomiarów ICP od pacjentów z urazowym uszkodzeniem mózgu w celu opracowania algorytmów uczenia maszynowego Crainio (ML). Podstawowa własność intelektualna (IP) tego systemu ciągłego monitorowania zewnętrznego ICP została pierwotnie opracowana przez naukowców w laboratorium profesora Kyriacou w City na Uniwersytecie Londyńskim. Crainio to firma typu spin-out, utworzona w celu uprzemysłowienia i komercjalizacji badań na zasadzie wyłączności.

Urządzenie zawiera czujnik montowany na czole zawierający źródła światła podczerwonego, które mogą oświetlać głęboką tkankę mózgową płata czołowego. Fotodetektory w czujniku wykrywają światło rozproszone wstecznie, które jest modulowane przez pulsację tętnic mózgowych. Jednostka sterująca przetwarza światło rozproszone wstecznie (tzw. fotopletyzmogram, PPG) i przesyła je do urządzenia komputerowego w celu szkolenia modeli ML, które szacują wartość bezwzględną ICP.

Podstawową nauką leżącą u podstaw tej metody pomiaru ICP jest to, że zmiany ciśnienia tętniczego zewnątrzściennego wpływają na morfologię rejestrowanego impulsu optycznego, dlatego analiza uzyskanego sygnału przy użyciu odpowiedniego algorytmu umożliwi obliczenie nICP. Zgłoszony nICP zapewni badania przesiewowe na etapie segregacji, wskazując potrzebę obrazowania lub szybkiej interwencji (takiej jak ewakuacja krwiaka) oraz wytyczne dotyczące postępowania w przypadku urazów głowy, w szczególności schematy leczenia ukierunkowane na ICP. Ostatecznie może to prowadzić do znacznej poprawy śmiertelności związanej z wtórnymi urazami, wydłużenia pobytu w szpitalu i zmniejszenia niepełnosprawności pourazowej.

Niniejsze studium wykonalności ma na celu zebranie danych klinicznych, na podstawie których można wytrenować algorytmy nICP do poziomu umożliwiającego wykrywanie podwyższonego ciśnienia wewnątrzczaszkowego (ICP>20 mmHg) z wystarczającą czułością i swoistością, aby urządzenie Crainio mogło być dostosowane do użytku klinicznego.