Um neuromonitor óptico do metabolismo cerebral de oxigênio e fluxo sanguíneo para neonatologia (BabyLux)

O projeto BabyLux visa fornecer um dispositivo preciso, preciso e robusto para monitorar continuamente o metabolismo cerebral de oxigênio e o fluxo sanguíneo em recém-nascidos gravemente doentes. Isso será alcançado combinando a espectroscopia de infravermelho próximo (TRS) resolvida no tempo com a recém-desenvolvida espectroscopia de correlação difusa (DCS) em um único dispositivo. Os aspectos inovadores do projeto estão relacionados ao uso de soluções avançadas, baseadas em componentes fotônicos de última geração, já testados em laboratório e em testes clínicos em adultos.

Espectroscopia de infravermelho próximo resolvida no tempo e espectroscopia de correlação difusa

A solução proposta integrará duas técnicas fotônicas avançadas, TRS e DCS. Ambas as técnicas contam com o uso de uma sonda de fibra ótica (sensor) para iluminar com luz infravermelha de baixíssima potência o couro cabeludo e coletar o sinal ótico refletido de forma difusa que se propagou pelo couro cabeludo e crânio e, portanto, carrega informações sobre as camadas mais profundas região cortical. Os diferentes espectros de absorção de hemoglobina oxigenada e desoxigenada na faixa do infravermelho próximo permitem o monitoramento não invasivo das duas espécies no tecido cortical.

Os protótipos TRS e DCS estão disponíveis e foram tecnicamente testados em laboratório e validados com sucesso durante ensaios pré-clínicos em voluntários adultos e pacientes.

Parâmetros TRS/DCS medidos

O TRS mede a atenuação e o alargamento temporal de pulsos de luz relativamente curtos (duração do pulso ~ 100 ps) através de um meio difusivo (por exemplo, a cabeça de um recém-nascido). TRS tem a capacidade de resolver comprimentos de caminho (ou equivalentemente tempo de voos) de fótons que se propagaram através dos tecidos. Isso permite que o TRS separe os coeficientes de absorção e dispersão, permitindo medições absolutas e utilize o controle de tempo de comprimentos de caminho para enfatizar sinais de tecidos mais profundos. Isso é particularmente importante para separar sinais intra e extracerebrais para monitoramento cerebral.

O DCS baseia-se no fato de que a correlação temporal dos campos de luz em meios turvos também obedece a uma equação de difusão, embora ligeiramente diferente da usada para TRS. Assim, o DCS compartilha as vantagens de penetração de luz do TRS, mas, como o DCS mede explicitamente o movimento dos glóbulos vermelhos, ele fornece uma medida direta de quantidades como o fluxo sanguíneo cerebral (CBF).

A combinação específica de DCS e TRS permite a avaliação do metabolismo de oxigênio cerebral e CBF de forma completa (ou seja, CBF e oxigenação são fornecidos simultânea e independentemente), precisos (ou seja, com base em medições absolutas de parâmetros ópticos) e robustos (ou seja, potencialmente menos afetado por artefatos relacionados à atividade sistêmica superficial ou movimentos do sensor/cabeça).

O objetivo deste estudo é realizar medições clínicas usando o instrumento BabyLux em diferentes cenários clínicos da vida real para validar esta nova tecnologia em termos de viabilidade, repetibilidade de medições e facilidade de uso na medicina neonatal.

O sistema BabyLux é testado em quatro configurações diferentes da vida real para medir:

1. O aumento na oxigenação e alteração no fluxo sanguíneo durante os minutos após o nascimento para especificar a faixa de medição esperada;
2. A precisão e repetibilidade das medições reaplicando o sensor NIRS várias vezes em locais ligeiramente diferentes da cabeça em uma condição relativamente estável;
3. A vaso-reatividade cerebral à tensão arterial de dióxido de carbono em recém-nascidos ventilados mecanicamente para monitorar alterações induzidas no fluxo sanguíneo cerebral;
4. A facilidade de utilização e a perda de sinal em situações de cuidados de rotina (por exemplo, durante a monitorização 24 horas de recém-nascidos em cuidados intensivos).