Оптический нейромонитор церебрального кислородного обмена и кровотока для неонатологии (BabyLux)

Проект BabyLux направлен на создание точного, точного и надежного устройства для непрерывного мониторинга церебрального кислородного метаболизма и кровотока у новорожденных в критическом состоянии. Это будет достигнуто путем объединения спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (TRS) с временным разрешением с недавно разработанной спектроскопией диффузной корреляции (DCS) в одном устройстве. Инновационные аспекты проекта связаны с использованием передовых решений, основанных на современных фотонных компонентах, которые уже прошли лабораторные и клинические испытания на взрослых.

Спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона с временным разрешением и спектроскопия диффузной корреляции

Предлагаемое решение объединит два передовых фотонных метода, TRS и DCS. Оба метода основаны на использовании оптоволоконного зонда (датчика) для освещения скальпа очень маломощным ближним инфракрасным светом и сбора диффузно отраженного оптического сигнала, который прошел через кожу головы и череп и, следовательно, несет информацию о более глубоких слоях. корковая область. Различные спектры поглощения оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина в ближнем инфракрасном диапазоне позволяют осуществлять неинвазивный мониторинг двух видов в кортикальной ткани.

Доступны прототипы TRS и DCS, которые прошли технические испытания в лабораторных условиях и успешно прошли доклинические испытания на взрослых добровольцах и пациентах.

Измеряемые параметры TRS/DCS

TRS измеряет затухание и временное расширение относительно коротких световых импульсов (длительность импульса ~ 100 пс) через диффузионную среду (например, голову новорожденного). TRS имеет возможность определять длину пути (или, что то же самое, время пролета) фотонов, прошедших через ткани. Это позволяет TRS разделять коэффициенты поглощения и рассеяния, обеспечивая абсолютные измерения, и использовать временную селекцию длин пути, чтобы выделять сигналы от более глубоких тканей. Это особенно важно для разделения внутри- и внемозговых сигналов для мониторинга мозга.

DCS основан на том факте, что временная корреляция световых полей в мутных средах также подчиняется уравнению диффузии, хотя и немного другому, чем используется для TRS. Таким образом, DCS разделяет преимущества TRS по проникновению света, но, поскольку DCS явно измеряет движение эритроцитов, он обеспечивает прямое измерение таких величин, как мозговой кровоток (CBF).

Специфическая комбинация DCS и TRS позволяет оценить церебральный кислородный метаболизм и CBF в полном (т.е. CBF и оксигенация обеспечиваются одновременно и независимо друг от друга, точны (т.е. основаны на абсолютных измерениях оптических параметров) и надежны (т.е. потенциально менее подвержены влиянию артефактов, связанных с поверхностной системной активностью или движениями сенсора/головы).

Целью данного исследования является проведение клинических измерений с использованием прибора BabyLux в различных условиях реальной клинической жизни, чтобы проверить эту новую технологию с точки зрения осуществимости, воспроизводимости измерений и удобства использования в неонатальной медицине.

Система BabyLux тестируется в четырех различных реальных условиях для измерения:

1. Повышение оксигенации и изменение кровотока в течение минут после рождения для уточнения ожидаемого диапазона измерения;
2. Точность и воспроизводимость измерений за счет повторного применения датчика NIRS несколько раз на несколько разных участках головы в относительно устойчивом состоянии;
3. Реактивность сосудов головного мозга на напряжение углекислого газа в артериальной крови у новорожденных на искусственной вентиляции легких для мониторинга индуцированных изменений мозгового кровотока;
4. Удобство использования и потеря сигнала в обычных ситуациях ухода (например, во время 24-часового мониторинга новорожденных, находящихся в реанимации).